氧摻雜和界面修飾提高有機(jī)太陽能電池效率.pdf

1、能源是社會發(fā)展的動力，是人類生活的基本保障。如今，全世界的飛速發(fā)展不斷加大著對能源的需求和消耗，一些國家為了獲得足夠資源不惜發(fā)動戰(zhàn)爭，顯然能源危機(jī)早已成為困擾全世界的一個主要問題。至此，綠色環(huán)保且儲存豐富的新能源的開發(fā)顯得至關(guān)重要，而太陽能無疑是最受關(guān)注的能源之一，越來越多的研發(fā)者致力于太陽能電池的開發(fā)和優(yōu)化。本論文通過活性層摻雜、結(jié)構(gòu)優(yōu)化和電極修飾三種方法制作了相關(guān)實(shí)驗(yàn)，希望能夠改善基于CuPc/C60的有機(jī)太陽能電池的光伏特性。

2、r>　　首先，對于結(jié)構(gòu)如ITO/CuPc/C60/Alq3/Al的異質(zhì)結(jié)有機(jī)太陽能電池，通過O2摻雜給體材料CuPc的方式，可以對其光伏性能產(chǎn)生明顯的改善。隨著O2與CuPc分子相互接觸和吸附，電子會從CuPc分子鏈脫離，被具有氧化能力的O2吸收，從而導(dǎo)致了O2-和空穴h+的積累以及內(nèi)建電場的變化，能帶的彎曲也因此產(chǎn)生。正是由于電荷積累和能帶彎曲，使得器件短路電流和開路電壓的值都發(fā)生了明顯變化，最終有機(jī)太陽能電池的效率增加了25％。

3、r>　　其次，對基于C60/CuPc的倒置結(jié)構(gòu)的有機(jī)太陽能電池，我們對其導(dǎo)電載流子的傳輸和收集能力進(jìn)行了改進(jìn)。首先，我們先后對傳輸空穴和阻擋電子的MoO3和能夠阻擋激子向電極擴(kuò)散的BCP進(jìn)行了厚度優(yōu)化。然后，我們使用氨氣等離子體處理的CuⅠ來修飾ITO陰極，結(jié)果電池的性能有了非常明顯的改善。通過對氨氣等離子體處理過和未處理過的ITO/CuⅠ薄膜進(jìn)行對比研究，發(fā)現(xiàn)處理后的薄膜在功函數(shù)發(fā)生變化的同時，可能形成了新的利于電子提取和傳輸?shù)木彌_層

4、物質(zhì)。
　　最后，對于結(jié)構(gòu)為ITO/CuPc/C60/BCP/LiF/Al的有機(jī)太陽能電池，可以通過氨氣等離子處理ITO陽極的方式來提高ITO功函數(shù)，也可在ITO/CuPc間加入緩沖層MoO3來減小空穴傳輸障礙，這兩種方法都能改善機(jī)太陽能電池性能。此外，我們對ITO表面在沉積MoO3薄膜之前和之后，分別進(jìn)行氨氣等離子體處理，期望通過界面修飾進(jìn)一步提高電池的效率。結(jié)果表明，通過復(fù)雜的陽極界面修飾，使得陽極附近的MIS結(jié)構(gòu)的能帶產(chǎn)生了