PIN型有機太陽能電池I區(qū)的研究.pdf

1、有機太陽能電池的優(yōu)點為使用的有機材料便宜易合成、制備工藝簡單、制備成本低廉。目前有機太陽能電池的研究方向分為新型有機小分子材料和新型結構。
　　本文以PIN型有機小分子太陽能電池作為研究對象,了解有機太陽能電池的發(fā)展,掌握電池的工作原理,其中活性層I層是影響電池激子活動的主要因素,也是電池轉換效率的關鍵。研究I層的主體材料CriPc:C60相對質量改變的梯度變化對電池性能的影響;并對I層的階梯結構中摻入不同的有機材料(并血苯Pen

2、tacene和紅熒烯Rubrene),及對比摻入比例對有機太陽能電池性能的影響。
　　以ITO(100nm)/CuPc(30nm)/CriPc:C60(20IIITl)/C60(40nm)/LiF(lnm)/A1(80nm)為結構的 PIN型有機小分子太陽能電池進行研究,設計I層CriPc:C60不同階梯變化結構的電池,得到漸變梯度最大時的電池轉換效率T1最高為0.125％,比無階梯增加了52.4%;在電池I層最佳的CriPc:C

3、60漸變梯度的結構下?lián)诫s比例60%的Pentacene時電池性能最佳,Jsc為2.58mA/cm2,Voc為0.38V,FF為0.45,T1為0.294%.電池的轉換效率大幅度提高:在I區(qū)漸變結構的電池中摻雜比例40%的Rubrene電池時電池性能最佳,Jsc為2.56mA/cm2, Voc為0.34V,Fr為0.46,T1為0.267%。綜上所述,對于I層CuPc:C60階梯結構下?lián)饺氡壤秊?0%的Pentacene電池性能表現(xiàn)最優(yōu),

4、各項性能均較高。
　　對PIN結構的I區(qū)CLiPc:C60階梯結構的電池,能夠增大活性層中的激子解離和提高載流子傳輸效率,并減少激予的復合,提高I區(qū)的轉換效率;并在該結構下?lián)絇型材料能夠增加活性層的電荷遷移率,從而提高電池內產生的光生激子;摻入熒光材料與主體材料的對光吸收范圍的不足互補,增強電池的光吸收效率。最終通過實驗制備得到的最佳性能的摻入型結構電池ITO(lOOnm)/CuPc(30nm)/CuPc:C60:Pentacen