有機太陽能電池的瞬態(tài)光電流表征及其在缺陷態(tài)研究中的應用.pdf

1、有機太陽能電池，以其輕柔的特性以及潛在的可大規(guī)模廉價制備的優(yōu)點，越來越受到研究人員的關注。目前，有機太陽能電池的能量轉換效率仍然無法和已經產業(yè)化的傳統(tǒng)硅基太陽能電池相比。其中的主要原因之一是：有機太陽能電池中存在的缺陷態(tài)，其會影響電池中電荷的傳輸和復合過程、影響電荷的壽命，進而影響電池的能量轉換效率。因此，研究有機太陽能電池內部的缺陷態(tài)分布、缺陷態(tài)分布對電荷的影響具有重要的科學意義和實際價值。
　　本論文選取常規(guī)型有機太陽能電池作

2、為研究對象：有機小分子平面異質結太陽能電池和有機大分子聚合物體異質結太陽能電池。使用納秒級的瞬態(tài)光電流測量手段，并輔助以交流阻抗譜測量手段以及低溫測量手段，研究常規(guī)型有機太陽能電池內部的缺陷態(tài)分布，以及缺陷態(tài)分布對電荷傳輸、復合以及電荷壽命的影響。本論文的主要工作包括以下兩點：
　?。?）準確確定了常規(guī)型有機太陽能電池的瞬態(tài)光電流測量回路的RC常數；獲得了可靠的測量回路 RC常數，就能夠更加準確地計算出電池的瞬態(tài)光電流響應。本實驗

3、制備了兩種電池，其結構為： ITO/CuPc/C60/Alq3/Al、ITO/PEIE/P3HT:PC61BM/MoO3/Ag。其中，前者是有機小分子平面異質結太陽能電池的典型代表，而后者是有機大分子聚合物體異質結太陽能電池的典型代表。在常規(guī)型有機太陽能電池的瞬態(tài)光電流測量回路中，我們額外接入一個波形發(fā)生器，波形發(fā)生器對回路輸出一個20 mV脈沖高度、10μs脈沖寬度的電壓脈沖，與此同時，回路中的示波器測量回路中的電流響應；回路中的電流

4、響應將是典型的RC充放電曲線，因此本論文通過分析這個電流響應曲線，就獲得了回路的RC常數。與此同時，為了驗證測量的準確性，我們還采用了另外的三種實驗方法去測量此瞬態(tài)光電流和回路的RC常數，結果，這三種實驗方法給出了相近的結果。因此，我們認為，通過實驗測量手段獲得了瞬態(tài)光電流測量回路的準確的RC常數。
　　（2）采用納秒級的瞬態(tài)光電流測量手段探究有機大分子聚合物體異質結太陽能電池內部的缺陷態(tài)分布及缺陷態(tài)分布對電荷的影響。本實驗制備了

5、一種典型的有機大分子聚合物體異質結太陽能電池，其結構為 ITO/PEIE/P3HT:PC61BM/MoO3/Ag，測量電池在80 K-300 K溫度范圍內的納秒級瞬態(tài)光電流信號。并結合表征電池光吸收的傳輸矩陣方法、表征電荷傳輸和復合的MTR（multiple trapping and release）模型，對此溫度范圍內的納秒級瞬態(tài)光電流信號進行數值模擬，探索電池內部的缺陷態(tài)分布及其對電荷傳輸和復合的影響。與此同時，輔助以交流阻抗測量手