利用添加剂提高有机太阳电池性能及稳定性

摘要

有机太阳能电池(OSC)就是利用有机半导体材料制得的一种太阳能电池,其作为一种新的可再生能源,与无机太阳能电池相比具有低成本、质轻、可大面积柔性制备的特点.同时可以通过roll-to-roll和真空镀膜的方式制得,这使得它吸引了广泛的注意.基于本体异质结(BHJ)材料的有机太阳能电池显示出有前景的性能.目前,最高效的有机太阳能电池是基于3-己基噻吩(P3HT)和富勒烯衍生物(PCBM)混合物组成的活性层所制得的.本文在优化器件制备参数的基础上,制备了以对苯二酚为活性层添加剂的三组分有机太阳能电池器件.考察了不同质量分数的添加剂对器件性能的影响.当添加对苯二酚质量分数为0.2％时,在100mW/cm2的照射光强下,器件的光电转换效率(PCE),短路电流(Jsc),开路电压(Voc)和填充因子(FF)分别从3.39％、11.05mA/cm2、0.61V、50.29％提高到了4.58％、12.45mA/cm2、0.65V、56.60％.与对比器件相比,使用对苯二酚作为活性层添加剂的器件的光电转换效率提高了35％,寿命提高了大约5倍.采用紫外可见吸收光谱(UV-vis)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)等手段对活性层进行了表征.