阴极缓冲层对有机小分子太阳能电池性能影响的研究
阴极缓冲层对有机太阳能器件性能的影响
阴极缓冲层对有机太阳能器件性能的影响彭晓晨;张玮皓;张剑;冯晓东【摘要】分别选用LiF、8-羟基喹啉铝(Alq3)和浴铜灵(BCP)作为阴极缓冲层,制备结构为氧化铟锡(ITO)/酞菁铜(CuPc)/富勒烯(C60)/阴极缓冲层/Al的异质结有机太阳能电池,并研究有无缓冲层对器件性能的影响.结果表明:引入缓冲层后,器件的开路电压和短路电流密度及填充因子均有很大的提高.缓冲层的厚度对器件的性能影响很大,通过优化缓冲层厚度,以LiF、Alq3和BCP为缓冲层的器件的能量转换效率相比没有缓冲层时分别提高了37.4％、36.2％和108.6％.【期刊名称】《南京工业大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2015(037)006【总页数】4页(P31-34)【关键词】有机太阳能器件;阴极缓冲层;能量转换效率【作者】彭晓晨;张玮皓;张剑;冯晓东【作者单位】南京工业大学材料科学与工程学院,江苏南京 210009;南京工业大学材料科学与工程学院,江苏南京 210009;南京工业大学材料科学与工程学院,江苏南京 210009;南京工业大学材料科学与工程学院,江苏南京 210009【正文语种】中文【中图分类】TM914.4有机太阳能电池因具有成本低、可低温操作和可使用柔性衬底等潜在优势备受国内外学者关注［1－3］。
近年来，通过对有机材料的优化以及电极的界面设计等，使得有机太阳能电池的能量转换效率有了较大的提升［4］。
目前，小分子有机太阳能电池最高效率已经达到6.9%［5］，然而距离商业化应用还有一定的差距。
因此，如何进一步提高器件效率成为有机太阳能电池研究的热点之一。
在有机太阳能电池中，有机层与电极之间形成的界面状况对于器件的稳定性和能量转换效率有着重要的影响［6］。
在电极沉积过程中，金属原子会扩散进有机层，形成大量的界面缺陷，这些缺陷很容易俘获电荷，而且也容易使得激子在缺陷处复合损失掉［7］。
此外，还有研究发现金属原子在沉积过程中会与有机物发生反应，影响电极界面电荷传输性能，致使电池的性能降低［8］。
有机太阳能电池阴极界面层功函调控
有机太阳能电池阴极界面层功函调控1. 引言有机太阳能电池，这玩意儿听起来高大上，但其实背后的原理可没那么复杂。
简单来说，它们就是用有机材料来吸收阳光，然后把这些光转化成电能，简直像是在给太阳穿上了个“发电外衣”。
不过，这其中有一个关键的部分，叫做阴极界面层，这可真是让人又爱又恨的角色。
今天，我们就来聊聊这个小家伙，顺便看看怎么调控它的功函，让有机太阳能电池更给力。
2. 阴极界面层的作用2.1 阴极界面层的定义首先，咱得弄清楚，阴极界面层到底是啥。
简单来说，它就是太阳能电池中一个重要的层，负责接收从光伏材料中产生的电子。
这一层的工作就像是一个保镖，确保电子能顺利“逃出”电池，进入外部电路。
要是这层出问题，电子就会被“扣留”，导致电池效率下降，这可就得不偿失了。
2.2 功能调控的重要性那么，调控这个阴极界面层的功函为什么这么重要呢？因为功函就像是这个层的“身份认证”，影响它如何接收和传导电子。
如果功函不合适，电子就像是进了“黑洞”，永远也出不来。
这就意味着，我们的太阳能电池效率就会大打折扣，真是让人心痛啊！所以，研究人员们一直在琢磨，如何通过各种手段调控阴极界面层的功函，让它发挥到极致。
3. 调控策略3.1 材料选择调控阴极界面层的功函，材料选择是重中之重。
比如，有机半导体材料的种类繁多，性能各异。
有些材料就像超级英雄，能提高功函，而有些则是“路人甲”，效率平平。
通过精心挑选材料，搭配不同的有机分子，就能让阴极界面层的功函更上一层楼。
真是“千里之行，始于足下”，这一步做好了，后面的事情就会简单很多。
3.2 界面工程除了材料，界面工程也是调控功函的重要手段。
就好比装修房子，墙壁、地板、窗户都得搭配得当，才能住得舒心。
在有机太阳能电池中，通过调节界面的厚度、结构和化学性质，可以实现对阴极界面层功函的优化。
这就像是给电池做了一次“整容手术”，效果立竿见影，效率大幅提升。
4. 未来展望4.1 新材料的探索在未来，随着科技的不断发展，我们还会看到更多新材料的出现。
有机太阳能电池阴极界面修饰与三元非富勒烯受体性能的研究
有机太阳能电池阴极界面修饰与三元非富勒烯受体性能的研究有机太阳能电池（OSCs）由于其前所未有的特性而备受关注,相比于无机太阳能电池,有机太阳能电池有着独特的优势,例如重量轻,可折叠性,耐磨性,生物相容性,并且易于混合在曲面上。
然而,相比于无机太阳能电池来说,有机太阳能电池最大的劣势还是效率较低,不利于商业化发展。
因此,本文主要从两个方面来提高有机太阳能电池的效率,一个是改善界面,另一个是利用三元策略提高器件性能。
本文主要利用三个体系的工作来详细阐述:首先,我们将两种富勒烯界面FPNOH和FBPNOH应用于PTB7-Th:PC<sub>71</sub>BM体系中,并通过热退火和溶剂退火两种方式对界面进行处理,基于ZnO为界面的标准器件的效率为8.30%,而退火后的基于富勒烯界面的器件效率都要高于ZnO界面器件,特别是FPNOH富勒烯界面,在经过溶剂退火之后,最高器件效率可以达到10.05%。
说明溶剂退火这种界面处理是非常有效的提升器件效率的一种方式。
其次,为了更加有效的提高器件效率,我们使用了常用的三元策略,我们将强结晶性的小分子RTCN加入到聚合物体系PTB7-Th:N2200中,形成三元全聚合物太阳能电池,RTCN的加入既能拓宽光谱的吸收,也能利用RTCN的强结晶性有效的改善相分离,相比于二元结构3.9%的器件效率,三元全聚合物太阳能电池的最优效率可以达到5.6%。
因此,引入强结晶RTCN作为受体材料,有利于在共混物膜中形成合适的相分离,形成平滑的能量梯度和良好的共混物形态,可以抑制双分子电荷重组,从而导致更有效的电荷产生和传输,最终导致器件效率的明显提升。
最后,为了更好的探究三元全聚合物太阳能电池,我们将基于PDI单元的小分子受体2PDINB加入到聚合物体系PTB7-Th:N2200中,其中N2200是基于NDI单元的聚合物受体,两个平面性很强易于聚集的非富勒烯受体结合却能得到良好的相分离形貌,这为我们后面的研究提供了新的思路。
TiO2阴极缓冲层对Rubrene／C70有机太阳能电池性能的改善
第 ３期
发 光 学 报
ＣＨＩ ＮＥＳ Ｅ Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ０Ｆ ＬＵＭ Ｉ ＮＥＳＣＥＮＣＥ
Ｖ ｏ １ ． ３ ８ Ｎ ｏ ． ３
Ｍａ ｒ ．。２ ０ １ ７
２ ０ １ ７年 ３月
文 章 编 号 ：１ ０ ０ ０ ． ７ ０ ３ ２ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ３ － ０ ３ ５ ９ — ０ ６
量器件效率 ， 考察 了 Ｔ ｉ Ｏ 薄 膜 对 Ｒ ｕ ｂ ｒ ｅ ｎ ｅ ／ Ｃ ， 。 电池 的 性 能 影 响 。接 着 ， 通过控 制 Ｔ ｉ Ｏ 薄 膜 厚 度 ， 研究 了 Ｔ ｉ Ｃ 厚 度 对 器 件 性 能 的 影 响 。实 验 结 果 显 示 ， 当Ｔ ｉ Ｏ 修 饰 层 厚度 比较 薄 时 ， 器 件的各性 能参数较 低 ， 随着 Ｔ ｉ Ｏ ，厚 度的不断增加 ， 器 件的各性能参数呈上升趋势 ； 当Ｔ ｉ Ｃ 厚 度 为 ８ １ ｎ ｎ ｌ 时， 器 件 的各 性 能参 数 达 到 最 佳 ， 器 件 的 功率转换效率为 １ ． ０ ９ ％， 电流 密度 为 ２ ． ５ ５ ｍＡ ・ ｃ ｍ～， 开 路 电压 为 ０ ． ８ ８ Ｖ， 填充因子为 ４ ８ ． ６ ９ ％； 当Ｔ ｉ Ｏ ， 厚 度 继续增加时 ， 器 件 的各 性 能 参 数 开 始 下 降 。 对 比没 有 Ｔ ｉ Ｏ ：阴 极 修 饰 层 的器 件 ， 最优时的 ． ， 别 提高了 ３ ７ ％、 ２ １ ％、 １ ７ ％和 ９ １ ％， 并 阐 述 了性 能 提 高 的原 因 。 、 Ｆ Ｆ和 Ｐ Ｃ Ｅ分
Ｉ ｍ ｐｒ ｏ ｖ ｅ ｍｅ ｎｔ ｏ ｆ Ｔｉ Ｏ２ Ｃａ ｔ ｈ ｏ ｄｅ Ｂｕ ｆ ｆ ｅ ｒ Ｌａ ｙ ｅ ｒ ｔ ｏ
Ｔｈｅ Ｐｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｎｃ ｅ ｏ ｆ Ｒｕｂ ｒ ｅ ｎ ｅ ／Ｃ７ ０ Ｏｒ ｇ ａ ｎ ｉ ｃ Ｓｏ ｌ ａ ｒ Ｃｅ ｌ ｌ ｓ
酞菁铜缓冲层对有机太阳能电池开路电压的影响
酞菁铜缓冲层对有机太阳能电池开路电压的影响
王桂伟;邢英杰
【期刊名称】《红外与毫米波学报》
【年(卷),期】2015(034)004
【摘要】用p型有机半导体材料酞菁铜作为阴极缓冲层制作了器件结构为氧化铟锡/酞菁锌/碳六十/酞菁铜/铝的有机小分子太阳能电池,对器件进行电学测量发现酞菁铜缓冲层的厚度对器件的开路电压有明显影响.基于半导体器件物理分析了光照下测量得到的电流-电压曲线,由拟合结果得到的器件参数表明高理想因子导致了器件开路电压升高,其原因为器件的输运特性不只受酞菁锌与碳六十形成的p-n结影响,还与酞菁铜缓冲层与铝电极形成的肖特基接触有关.研究表明在有机太阳能电池器件中引入一个合适的缓冲层/阴极肖特基结可以提高器件的开路电压.
【总页数】5页(P396-400)
【作者】王桂伟;邢英杰
【作者单位】北京大学纳米器件物理与化学教育部重点实验室,北京100871;北京大学纳米器件物理与化学教育部重点实验室,北京100871
【正文语种】中文
【中图分类】TM914.4;TN36;TN304.5
【相关文献】
1.双层阴极缓冲层有机太阳能电池探析 [J], 吕晶
2.TiO2阴极缓冲层对 Rubrene/C70有机太阳能电池性能的改善 [J], 张利忠;吴明
晓;田金鹏;吴步军;谢伟广;刘彭义
3.退火处理ZnPc(OC8H17OPyCH3I)8阴极缓冲层的倒置有机太阳能电池 [J], 郑爽;张宏梅;王悦;黄维
4.双层阴极缓冲层有机太阳能电池探析 [J], 吕晶;
5.Bphen作为缓冲层对有机太阳能电池的光电性能影响 [J], 黄秋炎;钟建;刘峰;高卓;于军胜;蒋亚东
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Bphen作为缓冲层对有机太阳能电池的光电性能影响
Ｈｕ ｎ ｕ ａ ａ ｇ Ｑｉｙ ｎ，Ｚ ｏ ｇ Ｊａ ｈ ｎ ｉｎ，Ｌｉ ｎ ｕ Ｆｅ ｇ，Ｇａ ｈ ｏ，Ｙｕ Ｊ ｎ ｈ ｎ ｏＺ ｕ ｕ ｓ ｅ ｇ一 ，Ｊａ ｇ Ｙａ ｏ ｇ ｉｎ ｄ ｎ
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当厚度 为 ７ ５ｎ 时 ， 率 则为 ０ ７ ， ． ｍ 效 ． ９／ 当厚度 为 １ ｍ 时， ９ ６ ０ｎ ０ ０ ｍ）Ｂ ｈｎ（ ）Ａ （０ ｍ） ｆｈ ｒａｉｓｌ ｉ Ｏ Ｃ ． ｈ ｌ ｉ ｓ ｉ ２ ／ ￣ ４ ／ ｐ ｅ ／ ｇ １０ ｎ （ ｒ ｉ ｉ ｒ ｏ ｅ ｇ ｎ ｏ ｒ ｅ ｓ（ Ｓ ） Ｔ ｅ ｅ ｔ ｎｈ ｔ ｏ ｃ ａ ｃｌ ｒ ａｏ ｐ
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利用阴极修饰层提高有机光伏电池的性能及稳定性
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第３ ３卷
第 ３期
发 光 学 报
ＣＨ Ｉ ＮＥＳ ＯＵＲＮＡＬ Ｅ Ｊ ＯＦ ＬＵＭ Ｉ ＮＥＳ ＣＥＮＣＥ
Ｖ０． ３ Ｎｏ ３ １３ ．
Ｍ８ ．，２ ２ ｒ ０１
２１ ０ ２年 ３月
文章编 号 ： ０ ０７ ３ （０ ２ ０ －２ ３ ５ １０ －０ ２ ２ １ ）３０ ３ － ０
ｔ ｅ ｃ ｔ ｏ ｅ ｂ ｆ ｒｌ ｙ ｒｍａ ｅ ｖ ｓａ ｆ ｃ ｉｅ ｏ ｙ ｅ ｎ ｉ ｕ ｅ ｄ ｆ ｓｏ ａｒｅ ｒｔ ｅ ｏｇ ｎ ｃ ｈ ａｈ ｄ ｕ ｆ ｅ ｙ ｓ ｒ ｅ ａ ｎ ｅｆ ｔ ｘ ｇ ｎ ａ ｄ ｍｏ ｓ ｒ ｉ ｕ ｉｎ ｂ ｒ ｒｆ ｈ ｒ ａ ｉ ｅ ａ ｅ ｖ ｔ ｆ ｉ ｏ
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缓冲层在有机太阳能电池中的应用
缓冲层在有机太阳能电池中的应用刘春波;张实;王龙;刘洋;刘敏;车广波;苏斌;徐占林【期刊名称】《化工进展》【年(卷),期】2012(031)002【摘要】有机太阳能电池的有机活化层与阴、阳极接触界面的性质对器件性能起着重要的作用。
本文综述了近年来有机太阳能电池中使用的阴、阳极界面缓冲材料的类型和工作机制。
结果表明,阴、阳极缓冲层的界面修饰对太阳能电池的能量转换效率、寿命和稳定性具有决定性的影响。
因此,缓冲层的特性研究对器件结构的改进和性能优化具有一定的指导意义。
该研究为其它缓冲层材料在有机太阳能电池中的成功应用提供了有益的实验思路。
%The interface between organic active layer and anode or cathode plays an important role in the performance of organic solar cells（OSCs）.This paper reviewed the types and work mechanisms of different interface buffer layers applied in OSCs.The research results show that interface modification can improve OSCs performance including power conversion efficiency,device lifetime and stability.Thus,the research of characteristics of buffer layer is helpful for optimizing device structure and performance.Additionally,this review also provides valuable concepts of successful application of other buffer materials in OSCs.【总页数】6页(P310-315)【作者】刘春波;张实;王龙;刘洋;刘敏;车广波;苏斌;徐占林【作者单位】吉林师范大学化学学院,吉林四平136000;吉林师范大学化学学院,吉林四平136000;吉林师范大学化学学院,吉林四平136000;吉林师范大学化学学院,吉林四平136000;吉林师范大学化学学院,吉林四平136000;吉林师范大学环境工程学院,吉林四平136000;吉林师范大学环境工程学院,吉林四平136000;吉林师范大学化学学院,吉林四平136000【正文语种】中文【中图分类】TM914.42【相关文献】1.溶液法制备氧化钼应用于柔性有机太阳能电池阳极缓冲层 [J], 曾蓉;李石庚;肖沐航;贺光华2.纳米氧化锌在工程机械轮胎胎面上层胶和缓冲层胶中的应用 [J], 李华峰3.抗疲劳剂PL-600在工程机械轮胎胎面基部胶和缓冲层胶中的应用 [J], 李华峰;4.抗疲劳剂PL-600在工程机械轮胎胎面基部胶和缓冲层胶中的应用 [J], 李华峰5.溶液法制备氧化钼应用于柔性有机太阳能电池阳极缓冲层 [J], 曾蓉;李石庚;肖沐航;贺光华;因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
《2024年太阳能电池缓冲层与CZTSSe吸收层的制备及性能》范文
《太阳能电池缓冲层与CZTSSe吸收层的制备及性能》篇一一、引言随着全球对可再生能源的日益关注，太阳能电池已成为最具潜力的能源转换技术之一。
太阳能电池的核心部分包括吸收层和缓冲层，其性能直接决定了太阳能电池的效率。
本文将重点探讨太阳能电池中CZTSSe吸收层与缓冲层的制备方法及其性能研究。
二、太阳能电池概述太阳能电池是一种将太阳能转化为电能的设备。
其核心部分包括吸收层和缓冲层。
吸收层主要负责对太阳光的吸收，而缓冲层则起到减少界面缺陷、提高电子和空穴的传输效率的作用。
CZTSSe（铜锌锡硫硒）材料因其具有较高的光吸收系数和适宜的能带结构，被广泛应用于太阳能电池的吸收层。
三、CZTSSe吸收层的制备CZTSSe吸收层的制备主要采用化学浴沉积法、共蒸发法等方法。
其中，共蒸发法因其能精确控制各组分比例、制备大面积薄膜等优点，成为目前研究热点。
在共蒸发过程中，通过控制蒸发速率、温度等参数，可得到具有良好结晶性能的CZTSSe薄膜。
四、缓冲层的制备缓冲层的主要作用是减少界面缺陷，提高电子和空穴的传输效率。
目前，常用的缓冲层材料包括CdS、i-ZnO等。
其中，i-ZnO因其具有较高的电子迁移率和良好的稳定性，成为一种优秀的缓冲层材料。
其制备方法主要包括溶胶-凝胶法、磁控溅射法等。
五、性能研究（一）吸收层性能CZTSSe吸收层的主要性能参数包括光吸收系数、能带结构、电导率等。
通过优化制备工艺，可得到具有较高光吸收系数和适宜能带结构的CZTSSe薄膜，从而提高太阳能电池的转换效率。
（二）缓冲层性能缓冲层的主要作用是减少界面缺陷，提高电子和空穴的传输效率。
因此，缓冲层的性能对太阳能电池的效率具有重要影响。
通过优化i-ZnO缓冲层的厚度、掺杂浓度等参数，可提高其电子迁移率和稳定性，从而提高太阳能电池的性能。
六、实验结果与分析通过对比不同制备方法、不同参数下的CZTSSe吸收层和i-ZnO缓冲层的性能，我们发现：共蒸发法制备的CZTSSe吸收层具有较高的光吸收系数和适宜的能带结构；而通过优化i-ZnO缓冲层的厚度和掺杂浓度，可显著提高其电子迁移率和稳定性。
MoO3阳极缓冲层对有机太阳电池性能的影响
关
键
词： 有机 太阳 电池 ； Ｏ ；阳极 缓冲层 Ｍｏ ，
Ｐ Ｓ ８ ．０ Ｊ ＡＣ ： ４ ６ ．ｔ Ｐ Ｃ ８３Ｊ Ａ Ｃ： ６ ０ 文 献 标 识 码 ：Ａ
中 图 分 类 号 ：０ ８ ． ４２７
１ 引
言
率 不断 提 高 ， 其稳 定 性 还 较 差 １ 。Ｊｒｅｓｎ 但 ２ ｏｇｎｅ ］
发现 Ｍｏ 阳极 缓 冲层 略 微 降低 了器 件 的 短路 电 Ｏ 流 （ ） 开路 电压 （ ｏ） 能量转 换效 率 （ Ｃ ， Ｊ 、 Ｖ 及 Ｐ Ｅ）
具有 Ｍｏ 阳极 缓 冲层 的器 件 在 持续 光 照 条 件下 Ｏ 连续 工作 ２ ｉ ， 主要性 能 参数无 明显衰 减 ， ０ｍ ｎ 其 而
的主要 原 因 ， 括 由光 照 及水 和氧 在 整 个 太 阳电 包 池 内部 的 扩散 引起 的光 化 学 和 光 氧 化 反应 ， 料 材 合 成 时引入 杂质 ， 极 发 生 电化 学 反 应 以及 膜 层 电
结构和形貌的变化。Ｈ ｕ 等 对 Ｃ Ｐ／ ｅｔ ｚ ｕ ｃＣ 双层 异 质结 器件 的稳 定 性 做 了研 究 ， 们 认 为 器 件 性 他
Ｍｏ ３阳极缓 冲层对有机太 阳 电池性能 的影 响 Ｏ
李 爽 ，周 翔
（ 中山大学 光 电材料 与技术 国家重点实验 室，广东 广州 ５ ０７ ） １２ ５
摘要： 研究了 Ｍ Ｏ 阳极缓冲层对基于 ＣＰ／ 异质结的有机小分子太 阳电池器件性能的影响。发现： ｏ ｕｃＣ
Ｍｏ 阳极 缓冲层略微降低 了器件 的短路电流 、 Ｏ 开路电压及能 量转换效 率 ； ｏ 。阳极 缓 冲层 提高 了器 件的整 ＭＯ
能 的衰 减 主要是 由于 Ｏ 从 Ａ 电极进 入并 破坏 了 ： ｌ
高效稳定的有机太阳能电池阴极界面层材料研究
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G阴极修饰提高聚合物太阳能电池的效率精品文档4页
G阴极修饰提高聚合物太阳能电池的效率一、引言聚合物太阳能电池必须满足高转化效率高和使用寿命长两个条件才能满足商业化应用的要求。
最近几年在聚合物太阳能电池发展的过程中，提高光电转换效率的方法主要集中在材料及其表面形貌的研究，比如新材料的研发，溶剂的选择，热处理等[1-2]，或在活性层溶液中掺杂[3-4]来提高电池的性能。
太阳能电池的寿命衰减是由于载流子在活性层与阴极接触的界面聚集引起的，所以选择合适的阴极和阴极修饰材料是提高有机聚合物太阳电池性能的重要途径。
金属AL和半导体之间引进了一层超薄的LiF绝缘层构成了MIS（金属-绝缘体-半导体）界面，改进了势垒区的情况，超薄的LiF绝缘层修饰阴极可以使阴极与受体形成欧姆接触利于电荷的收集，这可以影响载流子通过界面时的传输过程[5]。
石墨烯具有良好导电性，它的电子传输速度能达到光速的1/300，我们综合二者的优点，使其混合共同修饰阴极，提高电池的电流密度，改善电池的光电转换效率。
二、实验部分此实验制备三个聚合物太阳能电池，1号为基准电池的结构为ITO/PEDOT：Pss/P3HT：PCBM/AL，2号样品是在基准电池的基础上对AL电极进行修饰，修饰材料为LiF，3号修饰材料是掺杂3%石墨烯的LiF，三个电池用的衬底ITO的方块电阻是～25Ω/□。
实验步骤如下：（1）ITO玻璃的刻蚀及清洗：先把需要保留的ITO表面用胶条遮住，浸到盐酸中腐蚀，将其取出用水冲洗后去掉胶条。
然后，将ITO依次放入去离子水、丙酮、异丙醇、无水乙醇中分别超声清洗20min。
最后，烘干备用。
（2）PEDOT：PSS缓冲层的制备：旋涂薄膜条件为低速800rpm/s，时间为12s；高速2400rpm/s，时间为60s，旋涂成50纳米左右薄膜。
（3）P3HT：PCBM光活性层的制备：配制P3HT：PCBM重量之比为5：4浓度为24mg/ml的有机溶液；其次旋涂成100纳米左右的薄膜。
将旋涂好P3HT：PCBM的ITO放置在有盖的培养皿内，并退火处理。
改善有机太阳能电池的缓冲层从而改善太阳能电池的性能毕业论文答辩
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27 42
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3实验结果与讨论
3.4CuBA厚度的优化
器件缓冲层厚度(大范围）选取的J-V曲线 器件缓冲层厚度(小范围）选取的J-V曲线
3实验结果与讨论
3.4CuBA厚度的优化
缓冲层不同厚度时OSCs的PV性能
3 实验结果与讨论
3.4CuBA厚度的优化
cupccupcc6025蒸镀cupc及c60蒸镀金属电极alito基片的清洗ito基片的制备蒸镀缓冲层cubaglasssubstratecudbxnmito6075nmcupc40nmal150nm器件的制备流程图器件结31cuba32c60oscs33cubaoscs34cuba31cuba标准器件归一化的cuba薄膜以及cuba器件的吸收光谱32c60oscsc60厚度变化时器件的jv曲线cubathicknessnjscmacmvocvffpce246048270334520914217833cubaoscsoscs中有无cuba层的性能参数34cuba器件缓冲层厚度大范围选取的jv曲线器件缓冲层厚度小范围选取的jv曲线34cuba缓冲层不同厚度时oscs的pv性能34cubacubathicknessnmjscmacmffpce265038042044354040050071522040045091265040044046器件能级图及电子空穴传输机理不同厚度器件的性能参数实验结果与讨论35cuba标准器件和cuba器件归一化寿命研究表明向器件中引入cui配合物为阴极缓冲层由于防止了热蒸镀金属对有机层的烧伤在界面处形成了良好的欧姆接触更便于电子的传输并阻止了空气和水对器件的影响从而提高了oscs的性能
器件能级图及电子、空穴传输机理
有机层阴极界面修饰对体异质结聚合物太阳能电池性能的影响
＼
光 电 子 技 术
ＯＰ ＴＯＥＬＥ ＣＴＲＯＮＩ Ｃ ＴＥＣＨ Ｎ０ＬＯＧＹ
Ｖｏ １ ． ３ ３ ＮＯ ． ３
Ｓｅ ｐ ｔ ．２ ０ １ ３
研 究 与 试 制
、 、 ＇ ０
有机 阴极 界面修饰对体异质 结聚合物太阳能 电池性能 的影 响
ｌ ｙ． Ｔｈｅ ｏ ｒ ｉ ｇ ｉ ｎａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖｅ ｍｅ ｎ ｔ ｗａ ｓ ｉ ｎｖ ｅ ｓ ｔ ｉ ｇａ ｔ ｅ ｄ ｂ ｙ ｓ ｔ ｕｄ ｙ ｉ ｎｇ ｔ ｈｅ ｏ ｐｔ ｏｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎｉ ｃ ｐｒ ｏ ｐｅ ｒ ｔ ｉ ｅ ｓ ｏｆ ｔ ｈｅ ｓ ｏ ｌ ａ ｒ ｃ ｅ ｉ ｌ ｓ ａ ｎ ｄ ｔ ｈｅ ｍｏ ｒ ｐｈ ｏｌ ｏ ｇ ｙ ｏｆ ｔ ｈｅ ｏｒ ｇ ａ ｎ ｉ ｃ ｔ ｈｉ ｎ： ｆ ｉ ｌ ｍｓ ．
ｏ ｆ ｏ ｒ ｇ ａ ｎ ｉ ｃ ｌ ａ ｙ ｅ ｒ ／ ｃ ａ ｔ ｈ ｏ ｄ ｅ ｓ ｕ ｒ ｆ ａ ｃ ｅ ｍｏ ｄ ｉ ｆ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｐ ｅ ｒ ｆ ｃ ・ ｒ ｍａ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ ｂ ｕ ｌ ｋ ｈ ｅ ｔ ｅ ｒ ｏ ｊ ｕ ｎ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｐ ｏ ｌ ｙ ｍｅ ｒ
Ｋｅ ｙ ｗ ｏ ｒ ｄ ｓ ：ｏ ｒ ｇ ａ ｎ ｉ ｃ ｌ ａ ｙ ｅ ｒ ／ ｃ ａ ｔ ｈ ｏ ｄ ｅ ｓ ｕ ｒ ｆ ａ ｃ ｅ ｍｏ ｄ ｉ ｆ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ；ｂ ｕ ｌ ｋ ｈ ｅ ｔ ｅ ｒ ｏ ｊ ｕ ｎ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ；ｐ ｏ ｌ ｙ ｍｅ ｒ ｓ ｏ ｌ ａ ｒ
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｆｏ ｕ ｒ ｔ ｙ ｐ ｅ ｓ ｏ ｆ ｄ ｅ ｖ ｉ ｃ ｅ ｓ ｗｉ ｔ ｈ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｓ ｗｅ ｒ ｅ ｆ ａ ｂ ｒ ｉ ｃ ａ ｔ ｅ ｄ，ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｆ ｌ ｕ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ
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阴赧 缓 冲层财有相小 分子太阳鹾电 池性 ｜ Ｅ ｜ ￣ ｉ ｌ ｌ ｌ ｉ 昀研 夯
湖 南铁 道职业技术学院 刘红兵
【 摘要 】近年 来有机 小分子太 阳能电池 的研 究取得 了长足进步 ，尤其是 它具有 容 易制备缓 冲层结构和 小分子材料 易获 得 而备 受关 注。但在 ＯＰ ＶＰ ￣ 件 制备 中最常用 的阴极缓冲层材料在 水和氧 气环境 下容 易产生结 晶体 ，造成有机 小分子太 阳能 电池器件性 能不稳 定。为此 ，本 文从 器件 材料能级 、电子 迁移 率对ｏＰ Ｖ器件光伏 性能的影 响入 手 ，制备 并优 化有 机 小分子 阴极缓 冲层应 用到薄膜太 阳能 电池 中，对其理论进行仿 真试验 。 【 关键词 】 有机 小分 子 ；阴极缓冲层 ；ＯＰ Ｖ器件 ；制备
温２ Ｏ 摄 氏度 、１ 个标准大气压 环境下 ，利用 半导体分析仪
Ｋ ｅ ｉ ｔ ｈ ｌ ｅ ｙ 一 ４ ２ ０ ０ 测试其 电流一 电压 （ Ｉ — Ｖ ） 特性 曲线 。
环 境中 容 易被 制备 附属 的水蒸 气和 氧气所 干扰 ，很 容 易
产生Ｂ Ｃ Ｐ 的结 晶体 ，导致 Ｏ Ｐ Ｖ 器件 的光伏 性能不 稳定 的后
用 了Ｂ Ｃ Ｐ 、Ｂ ｐ ｈ ｅ ｎ 、Ｔ Ｐ Ｂ ｉ 和Ａ ｌ ｑ ３ ，这 些材料 的纯度都 在百 分 之九十 九 以上 。实 验器材 是选用 了武 汉大江 微 电子 有 限 公司 的Ｏ Ｌ Ｅ Ｄ － Ｖ 型真空成 膜设备 及有机 小分子 制备光 伏 Ｏ Ｐ Ｖ 器件 。采用２ ｃ ｍ ×２ ｅ ｍ 方块 电阻值 为ｌ ０ 欧姆 ，掺锡氧 化 铟 导 电玻璃作为基板 ，器 件结构选用 Ｉ Ｔ ０ ／ ｃ ｕ Ｐ ｃ ／ ｃ ６ ０ ／ 阴极
缓 冲层 厚度对Ｏ Ｐ Ｖ 器件 开路 电压Ｖ 的影响 比较 小 。同时 ， 从 图中可 以看 出当缓冲层 厚度达 到２ ． ４ ５ ｎ ｍ 时 ， 即Ｊ Ｆ Ｆ 和ｒ １ 达 到最 大 ，此时Ｏ Ｐ Ｖ 器件 的效 率从没 有加 缓冲层 的 １ ． ０ ５ ％ 提高 到最大值 ２ ． ２ ７ ％ ，而继续把 缓冲层 厚度加 大到 １ ９ ． ５ ｎ ｍ 后 ，Ｏ Ｐ Ｖ 器 件开路 电压 、效率等 参数就 下降至５ ０ ％
验 的给体 材料 ，Ｃ ６ ０ 和Ｐ Ｃ Ｂ Ｍ 作为受 体材料 ，阴极缓冲 层选
引言
有机小分子太 阳能 电池 因具备质轻体薄、提 纯简单 、 制各 容 易、 能根 据 需要柔 性弯 曲、价 格低廉 、对 环境 要 求低 等 优 势特 点得 到 了 人 们 的极 大 关 注 。 自８ Ｏ 年 中 期 Ｃ ． Ｗ ． Ｔ ａ ｎ ｇ 等人根据 无机 异质 结太 阳能 电池 的结构 原理 ， 开创性地研 究并制备 了Ｃ ｕ Ｐ ｃ ／ Ｐ Ｔ Ｃ Ｂ Ｉ 的双层异质 结Ｏ Ｐ Ｖ 器件 以来 ，激起 了世 界各 国有机 微 电子 学方 向 的专家和 学者 兴趣 爱好 ，他们 借鉴 无机 太阳 能 电池 器件 的光伏机 理作 用 ，对有机 小分子太 阳能 电池新材料 的化学合成 、Ｏ Ｐ Ｖ 器 件 退火 工 艺等制 备方法 深入 研究 并取得 了卓越 成效 。近
１ 实 验
本实验选 用 了美 国Ａ ｌ ｄ ｒ ｉ ｃ ｈ 公司的Ｃ ｕ Ｐ ｃ 和Ｐ ３ Ｈ Ｔ 作为实
以下 。由此实验结果能说 明，一是Ｏ Ｐ Ｖ 器件开 路电压Ｖ 与
本文 ￣ ． ２ ０ １ ３ 年 湖 南省教 育厅科 学研 究项 目 “ 新 型 高效有机 小分子 太阳能 电池的研 究” （ 项 目编号 ：１ ３ Ｃ ５ ９ ３）的研
缓冲层／ Ａ ｇ ，分别采 用清洗剂 、酒精 、丙酮等依次进 行超 声波 清洗 ，并用 纯净氮 气风干 后进 行过氧 等离 子处理 。
之后在Ｏ Ｌ Ｅ Ｄ － Ｖ 型真空成膜 设备上进行Ｃ ｕ Ｐ ｃ 的蒸镀 、Ｃ ６ ０ 氧 等 离子处 理 、阴极缓冲 层蒸镀 、金属 电极Ａ ｇ 的制备 ，工
艺条件优 化成氧气流量２ ３ ｓ ｃ ｃ ｍ 、放 电功 率３ ２ Ｗ 、处理 时间
２ ｍ ｉ ｎ ，有机 材料 的真空度为 ２ ×ｉ ０ Ｐ ａ ，金属材 料 的真 空 度为４ ×ｉ ０ — ３ ｐ ａ 。将Ｐ Ｃ Ｂ Ｍ 的溶剂在 常温避光 下搅６ ｈ ，制 备
年 来 ，在必 要 的实验室 条件 下 ，有 机小 分子太 阳 能电池 的转换效率 突破 了百分 之十 。一般实验 中为 了提 高Ｏ Ｐ Ｖ 器
果 。本 文从器件材 料能级 、电子迁移率对Ｏ Ｐ Ｖ 器件光 伏性
２ 结 果ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ与讨 论
图１ 用来说 明Ｂ ｐ ｈ ｅ ｎ 阴极缓冲 层厚度对Ｏ Ｐ Ｖ 器 件开路 电
压 、效率 等参数 性 能的影 响 ，从 图 中清 晰能 分辨 出阴极
能 的影 响入手 ，想方 设法 阻止水 蒸气 和氧 气扩散 到有 机 功能层 ，制 各并 优化 有机 小分子 阴极 缓冲层 应用 到薄膜 太 阳能 电池 中，并采 用新 工艺研 制有机 小 分子新 材料 ， 对其理论进行仿真试验 。
中小 分子太 阳能 电池薄膜 厚度 是通过 测试溶 液浓 度 、旋
转涂 敷速度 及时 间来加 以区 别 ，基本 参数 为 ：环 境温度 １ ５ ０ 摄 氏度 下烘烤５ ｍ ｉ ｎ 、旋转涂 敷速度 １ ５ ０ ０ ｒ ｐ ｍ ， 台阶仪
测 试薄膜 的厚度 、Ｃ Ｈ Ｆ ～ Ｘ Ｍ ３ ５ － ５ ０ ０ Ｗ 氙灯模拟太 阳光 。在室
件 的转 换效 率 ，常采用Ｃ ６ ０ 作 为受 体材料 ，并在 Ｃ ６ ０ 与金 属 层 中 间添￣ Ｈ Ｂ Ｃ Ｐ 缓 冲层 来实 现 阻挡激 子 的淬灭 作用 ， 同时 能完成 保护 阴极器件 制备 中 的高温破 坏 ，及在器 件 光 场分 布 中实现光 学 隔离 的作 用 。但是 ，世 间万物 不可 能完 善 ，这种 以Ｂ Ｃ Ｐ 为材 料 的阴极缓冲 层在Ｏ Ｐ Ｖ 器件 制备