溶劑蒸汽退火調(diào)控聚合物太陽電池活性層形貌和光伏性能的研究.pdf

1、太陽能光伏電池是一種直接從太陽光中獲取能量的高效清潔能源技術，其中聚合物太陽電池具有柔性、大面積成膜以及質(zhì)量輕等優(yōu)點，近年來得到業(yè)界的廣泛關注。雖然目前實驗室聚合物太陽電池最高能量轉(zhuǎn)換效率超過了11％，距商用還有一些亟待解決的問題，例如電池轉(zhuǎn)換效率偏低和穩(wěn)定性較差的問題。從器件物理角度出發(fā)，為增強聚合物太陽電池光伏性能，常采用的優(yōu)化方法有：改變活性層中給體和受體共混比例、采用不同溶劑、活性層薄膜厚度、調(diào)控活性層形貌、采用新型器件結(jié)構(gòu)和界

2、面修飾材料。
　　本論文主要通過調(diào)節(jié)給體、受體聚合物的共混比例，改變活性層薄膜厚度，系統(tǒng)開展了溶劑蒸汽退火對活性層形貌以及光伏器件性能影響的研究，主要內(nèi)容如下：
　　1、簡單介紹了聚合物太陽電池的發(fā)展背景，綜述了聚合物太陽電池的基本知識，重點闡述了活性層共混薄膜形貌的優(yōu)化方法和ITO玻璃基底在聚合物太陽電池的應用及其優(yōu)缺點。最后提出了本論文的研究思路以及研究內(nèi)容。
　　2、總結(jié)了聚合物太陽電池制備所需儀器設備及器件制作

3、流程，簡單介紹了給體材料的光學性能測試、電化學性能測試以及活性層形貌表征，主要歸納了聚合物太陽電池的J-V測試、外量子效率（EQE）測試的原理和測試步驟。
　　3、選擇苯并二茚并二噻吩（IDT）給體單元與雙氟取代喹喔啉受體單元聚合物PIDTDFTQ和氟取代喹喔啉（FTQ）兩種窄帶隙聚合物給體材料。研究采用不同溶劑蒸汽退火（SVA）方法優(yōu)化活性層的相分離情況，結(jié)果表明兩種材料體系采用THF溶劑蒸汽退火均能顯著改善活性層形貌分布（AF

4、M表征），提高了活性層吸收，降低了器件中激子損失。兩種電池最優(yōu)性能表征參數(shù)：PIDTDFTQ/PC71BM（1:2）體系Jsc達到11.8mAcm-2，相應 FF為61%，Voc為0.93V，PCE高達6.76%；FTQ/PC71BM（1:1）體系Jsc達到12mAcm-2，相應FF為52.9%，Voc為0.9V，PCE達到5.7%，電池效率均超過已報到文獻的最高效率5.7%和5.23%。
　　4、選擇了三種不同帶隙聚合物給體材料