阴极修饰层溶剂对反型聚合物太阳能电池性能的影响

摘要

由于聚合物太阳能电池有制备工艺简单、制造成本低廉、柔性好、重量轻等优点，倍受国内外研究小组的关注。目前这类器件的光电转换效率比较低、制备工艺还不成熟、寿命短使其还不能商业化。影响器件性能的有诸多因素，其中溶剂的作用是不可忽视的。在本论文中，我们分别制备了以乙氧基-聚乙烯亚胺(PEIE)、聚乙烯亚胺(PEI)、Cs2CO3作为反型太阳能电池阴极修饰层的器件，器件结构为ITO/PEIE(PEI、Cs2CO3)/P3HT∶PCBM/Ag，并分别对器件的这三种不同的阴极修饰层的溶剂效应做出了研究。主要研究内容如下:
　　研究了乙氧基化聚乙烯亚胺(PEIE)作为反型太阳能电池阴极修饰层，其溶剂的选择对器件性能的影响。我们选择蒸馏水(DW)、异丙醇(IPA)、乙二醇甲醚(MEA)和乙氧基乙醇(EEA)作为PEIE的稀释溶剂来制备器件，并通过瞬态光电流的测量和低频电容-电压(C-V)曲线的测量分析了器件在ITO和PEIE修饰层之间的电荷积累程度和电极电荷收集效率，同时对不同溶液制成的PEIE层做了表面形貌分析。结果表明，MEA器件的光电转换效率(PCE)达到3.61％，相对于DW器件(2.66％)提高24％，对于PEIE层选择不同的溶剂将导致表面形貌的差异，并影响器件界面的电荷积累程度，进而影响器件性能。
　　同样选用这四种溶剂的情况下，我们研究了聚乙烯亚胺(PEI)作为反型器件修饰层的，其溶剂的不同对器件性能的影响。通过对器件的I-V曲线随各PEI溶液浓度变化而变化的规律的分析，发现PEI与PEIE具有极为相似的规律。
　　我们选择这四种溶剂来制备Cs2CO3修饰层，研究其修饰层溶剂的不同对反型器件性能的影响。Cs2CO3不同于有机聚合物，它在ITO表面不能成为一个连续薄膜，溶剂对它的作用机理也有所不同。Cs2CO3在溶剂的溶解度影响其在ITO表面的分布，高溶解度可以使得Cs2CO3可以使分布均匀，降低阴极界面缺陷密度，得到相对比较好的器件。实验显示DW器件的光电转换效率为2.96％，而IPA器件只有2.56％相对于DW器件低了14％。

目录

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致谢

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 聚合物太阳能电池的研究进展

1．3 有机聚合物太阳能电池的基本原理

1．4 聚合物太阳能器件的材料

1．4．1 给体材料

1．4．2 受体材料

1．4．3 电极材料以及其修饰材料

1．4．4 聚合物太阳能电池的研究方向

1．5 有机聚合物太阳能电池的特性

1．5．1 有机聚合物具有以下几种光电特性

1．5．2 器件的等效电路

2 本文主要工作

2．1 器件的制备与测量

2．1．1 器件的制备

2．1．2 器件的性能的测量

2．2 器件的分析

3 PEIE、PEI作为修饰层溶剂效应的研究

3．1 PEIE、PEI作为阴极修饰的机理

3．2 PEIE作为修饰层溶剂效应的研究

3．2．1 PEIE溶液浓度对器件性能的影响

3．2．2 修饰层溶剂效应的讨论与分析

3．3 PEI溶液浓度对器件性能的影响

3．4 本章小结

4 Cs2CO3作为修饰层溶剂效应的研究

4．1 Cs2CO3作为阴极修饰的机理

4．2 Cs2CO3层溶剂对器件性能的影响

4．3 本章小结

5 结论

参考文献

作者简历

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