有機太陽能電池和鈣鈦礦太陽能電池中界面緩沖層的研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)展和化石能源的日益緊缺，人類對開發(fā)利用新能源的需求變得更加迫切，基于光伏技術(shù)的太陽能電池應運而生?；趯μ柲茈姵氐氖袌龌瘧梅矫婵紤]，太陽能電池的研究以低成本、高效率及制備工藝簡單可控為目標。有太陽能電池具有質(zhì)量輕，制備所需的能耗少，柔性好等優(yōu)點被受關(guān)注。鈣鈦礦太陽能電池則以低成本高效率的優(yōu)勢成為太陽能電池領(lǐng)域的新寵兒。太陽能電池光電轉(zhuǎn)換過程主要由光子吸收，激子產(chǎn)生，激子分離和電荷提取組成，提高太陽能電池的效率主要通過

2、結(jié)構(gòu)設(shè)計，界面調(diào)控和形貌修飾等方式實現(xiàn)。本文利用界面調(diào)控的方法在有機太陽能電池和鈣鈦礦太陽能電池通過引入界面緩沖層來提高和改善器件的性能及制備工藝。本研究主要內(nèi)容包括：
　?、乓肓艘环N具有很強的電子接受能力的有機小分子材料HAT-CN作為空穴提取層應用于倒置有機太陽能電池器件中，并將其夾在Al電極和活性層之間。與傳統(tǒng)的p型材料不同，HAT-CN空穴提取層提供了一個電子和空穴再復合的區(qū)域。由于很好的能級匹配，HAT-CN空穴提取層

3、可以使由Al電極注入的電子與從P3HT提取的空穴相復合。通過引入HAT-CN空穴提取層，基于P3HT∶ICBA活性層的倒置有機太陽能電池器件獲得了6.2％的能量轉(zhuǎn)換效率。與常規(guī)所使用的MoO3空穴提取層制備的器件具有可比性，而作為有機小分子材料，HAT-CN空穴提取層在低溫條件下即可制備而成。
　　⑵構(gòu)建一種電子提取層(EEL)并應用于倒置有機聚合物太陽能電池器件中。該電子提取層是由一類新的有機材料p-PPtNT和碳酸銫(Cs2C

4、O3)共同組合而成，用作復合電子提取層(CEEL)。該復合電子提取層應用于基于P3HT∶PCBM活性層的倒置有機聚合物太陽能電池器件中，器件獲得了理想的4.15％的能量轉(zhuǎn)換效率。與沒有使用電子提取層的器件相比，使用復合電子提取層的器件效率提高了近220個百分點。而與基于ZnO電子提取層制備的器件也同樣具有可比性。實驗分析表明，基于復合電子提取層制備的倒置有機聚合物太陽能電池器件，其能量轉(zhuǎn)換效率的顯著提高主要是由于在活性層與電極之間加入復

5、合電子提取層使活性層與電極界面形成歐姆接觸以及電子提取勢壘降低。
　?、菍ζ矫娈愘|(zhì)結(jié)鈣鈦礦太陽能電池的界面緩沖層進行研究。本實驗通過引入PEDOT∶PSS空穴提取層材料和PCBM電子提取層材料分別替代傳統(tǒng)鈣鈦礦太陽能電池器件中所使用的spiro-OMeTAD和TiO2材料，采用一步溶液法制備出ITO/PEDOT∶PS S/CH3NH3PbI3-xClx/PCBM/Ag結(jié)構(gòu)的平面異質(zhì)結(jié)鈣鈦礦太陽能電池器件。通過優(yōu)化引入的界面緩沖層及