以醇溶性钛螯合物为阴极修饰层的高效聚合物太阳能电池

摘要

以醇溶性的钛螯合物乙酰丙酮氧钛(TOPD)为电子收集层,聚3-己基噻吩(P3HT)为电子给体,富勒烯衍生物(PC60BM或PC70BM)为电子受体,制备了高效本体异质结聚合物太阳电池。TOPD膜是通过旋涂TOPD异丙醇溶液,然后在空气中经60℃热退火15min得到。通过优化TOPD层厚度及器件制备工艺,显著提高了聚合物太阳能电池的短路电流。通过引入TOPD电子收集层,使基于P3HT:PC60BM活性层的太阳能电池在AM1.5G、100mW·cm-2的光照条件下光-电转换效率(PCE)由2.72%提高到3.65%。用PC70BM代替PC60BM,可以使电池的PCE进一步提高到3.96%。PCE的提升主要归结于TOPD的层的引入可以提高电子传输速率并且可以降低电池的串联电阻。除此之外,TOPD替代常用的低功率金属Ca作为阴极修饰材料,可以有效提高聚合物质太阳能电池器件的工作稳定性。