基于酞菁銅有機(jī)太陽(yáng)能電池各層結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、有機(jī)太陽(yáng)能電池因其材料來(lái)源廣泛、制備工藝簡(jiǎn)單、低成本、可制作在柔性襯底上、適合大面積制備等優(yōu)點(diǎn),近年來(lái)引起人們的廣泛研究。相比于傳統(tǒng)的硅基太陽(yáng)能電池,有機(jī)太陽(yáng)能電池的能量轉(zhuǎn)換效率還比較低、穩(wěn)定性較差。目前對(duì)有機(jī)太陽(yáng)能電池的研究方向主要集中在有機(jī)材料的開(kāi)發(fā)和新的器件結(jié)構(gòu)的提出。
　　本文以酞菁銅有機(jī)太陽(yáng)能電池為研究對(duì)象。首先,理論分析了PIN型電池的工作機(jī)理,得出混合層的存在有利于激子解離,同時(shí)給體和受體作為電荷的傳輸通道,減少了電

2、荷的復(fù)合損失,有利于電荷的收集。實(shí)驗(yàn)制備了結(jié)構(gòu)為ITO/CuPc/CuPc:C60/C60/Al的PIN型酞菁銅有機(jī)太陽(yáng)能電池,分析了各層厚度對(duì)電池性能的影響。PIN型電池的各層厚度最后分別確定為15nm、20nm、30nm,電池參數(shù)為:Jsc為1.45 mA/cm2、Voc為0.3V、FF為0.34、η為0.148％。其次,對(duì)電池活性層摻雜紅熒烯,研究不同的摻雜濃度對(duì)電池特性的影響,通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果得到紅熒烯摻雜濃度為40%時(shí),擴(kuò)寬了光的

3、吸收和提高了激子擴(kuò)散效率。摻雜后的電池的各項(xiàng)參數(shù)為:Jsc為2.06 mA/cm2、Voc為0.34、FF為0.31、η為0.217%。
　　最后給電池引入了Alq3、LiF、CuPc三種不同的陰極緩沖層,分析不同厚度的陰極
　　緩沖層對(duì)電池的影響。實(shí)驗(yàn)得出優(yōu)化后的陰極緩沖層厚度為:Alq3為2nm、LiF為1nm、CuPc為3nm。分析表明,緩沖層過(guò)厚會(huì)降低電子的隧穿效率,減少電子的收集,緩沖層過(guò)薄不能有效地保護(hù)有機(jī)活性層