活性層形貌添加劑對(duì)聚(3-己基噻吩)太陽(yáng)能電池性能的影響及其機(jī)理研究.pdf

1、隨著地球上化石能源的逐漸耗盡和現(xiàn)代生產(chǎn)生活中對(duì)潔凈可再生能源的需求不斷增長(zhǎng)，開(kāi)發(fā)清潔高效的新能源技術(shù)已經(jīng)迫在眉睫。聚合物光伏電池由于具有質(zhì)輕、柔性、易于大面積制備、加工制造成本低以及環(huán)境友好等眾多突出優(yōu)點(diǎn)而備受研究者關(guān)注?；谝脏绶詾榻o體單元，雙氟取代苯并噻二唑?yàn)槭荏w單元的D-A型共軛聚合物PFFBT4T-2OD光伏器件效率達(dá)到了10.8％，但是其離商品化生產(chǎn)仍具有一定的差距。目前，提高聚合物光伏器件效率的方式主要有：設(shè)計(jì)具有高效率的聚

2、合物活性層材料，控制光活性層薄膜形貌，應(yīng)用合適的陰陽(yáng)極緩沖層以及開(kāi)發(fā)新的器件結(jié)構(gòu)等。其中在溶劑中加入添加劑來(lái)控制光活性層形貌是一種比較簡(jiǎn)單的提高聚合物光伏器件性能的手段。在本論文中，我們主要研究了三種不同的苯的衍生物作為溶劑添加劑對(duì)聚合物光伏器件性能的影響及其相關(guān)機(jī)理。通過(guò)改變添加劑苯環(huán)上的官能團(tuán)的種類(lèi)，逐步提高器件性能，主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)論如下：
　　1.乙酸芐酯(BA)添加劑。BA是一種不含鹵族元素和硫元素的新型有機(jī)添加劑，我們

3、分別以聚噻吩(P3HT)和富勒烯衍生物PC61BM為給受體材料，氯苯為溶劑，通過(guò)在給受體共混溶液中添加不同體積比(1.0％，2.0％，3.0％)的BA研究了BA的體積濃度對(duì)器件性能的影響。研究表明：當(dāng)體積比為2.0％時(shí)在不做任何熱處理的條件下，器件得到了高達(dá)3.85％的效率。通過(guò)漢森溶解度參數(shù)(HSP)，UV-vis，XRD，AF M，電流特性曲線(xiàn)等方法，我們分析了添加劑 BA對(duì)器件性能影響的內(nèi)在原因。
　　2.1,2,4-三氯苯

4、(TCB)添加劑。以P3HT和PC61BM(1:1)為光活性層材料，調(diào)節(jié)TCB的體積比，從0％、1％、2％、3％到4％，研究了TCB的添加濃度對(duì)器件性能的影響，研究表明：當(dāng)加入TC B時(shí)，P3HT:PC61BM基的聚合物光伏器件的性能得到了顯著地改善。且隨著TC B含量的增加，器件效率先增后減，在TCB含量為3.0％時(shí)，器件獲得了4.17％的效率。當(dāng)將其進(jìn)一步進(jìn)行退火處理，器件效率提升到4.74％，其填充因子高達(dá)0.74，這是目前報(bào)道的

5、基于 P3HT:PC61BM器件的最高填充因子。
　　3.苯甲酸乙酯(EB)添加劑。以P3HT和PC61BM(1:1)為光活性層材料，調(diào)節(jié)EB的體積比，從0％、1％、2％到3％，研究了 EB的添加濃度對(duì)器件性能的影響及其影響機(jī)理，研究表明：通過(guò)進(jìn)一步的優(yōu)化處理能夠使器件性能得到極大提升。PC61BM為受體，2％ EB添加比例下器件性能達(dá)到最佳，獲得了4.27％的轉(zhuǎn)化效率。改變受體為PC71BM后,其效率高達(dá)4.56％，將其進(jìn)一步進(jìn)