聚合物太阳电池的电极界面修饰及活性层浓度梯度调控

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• 论文作者：谭占鳌 ; 李聪 ; 王雅萍
• 年：2017
• 作者机构：华北电力大学可再生能源学院;
• 论文关键词：聚合物太阳电池 ; 电极界面修饰 ; 垂直浓度分布
• 会议召开时间：2017-05-27
• 会议录名称：第四届新型太阳能电池学术研讨会论文集
• 英文会议录名称：Abstract Book of the 4th Conference on New Generation Solar Cells
• 语种：中文
• 分类号：TM914.4
• 学会代码：ZKYQ
• 会议名称：第四届新型太阳能电池学术研讨会
• 会议地点：中国北京
• 主办单位：中国可再生能源学会光化学专业委员会
• 学会名称：中国科学院物理研究所清洁能源实验室
• 页数：1
• 文件大小：967k
• 原文格式：D
• 会议级别：全国

摘要

在聚合物太阳电池中,与光活性层接触的前后电极界面材料对载流子的抽提起到非常关键的作用。最近,我们采用具有电子收集和陷光双功能的甲醇钽(Ta-OMe)电极界面材料对聚合物太阳电池进行了阴极界面修饰。甲醇钽的引入显著的降低了阴极界面势垒,同时与背电极形成的陷光结构有效增强了光吸收。我们用紫外光电子能谱(UPS)研究了器件的界面能级,同时采用X-射线光电子能谱(XPS)研究了甲醇钽的化学组成,我们还用原子力显微镜(AFM)和扫描电子显微镜(SEM)研究了活性层的表面形貌。我们选取了具有不同带隙的三种聚合物作为电子给体(P3HT、PBDTBDD、PTB7-Th)分别与富勒烯电子受体(PCBM)共混制备了聚合物太阳电池。经甲醇钽修饰的器件表现出比单纯的Al或Ca/Al电极器件更优的性能。[1]此外,对于聚合物太阳电池的光电活性层而言,适当的浓度梯度分布已经合适的微相分离有利于激子的分离和载流子的传输。最近,我们采用具有选择性溶解特性的氯苯酚来清洗活性层,因氯苯酚可以选择性的溶解富勒烯而不溶解聚合物,从而可以获得具有垂直浓度梯度分布的共混薄膜。我们用AFM研究了活性层清洗前后的表面形貌,用透射电镜(TEM)研究了活性层内给受体的聚集状态,用水接触角(WCA)研究了活性层的表面特性。我们进一步用飞行时间二次离子质谱(TOF·SIMS)研究了给受体的垂直浓度分布。结果表明,经氯苯酚清洗后,形成了聚合物在表面富集,富勒烯在底层富集的垂直浓度梯度分布。这种分布非常有利于制备反向结构的聚合物太阳电池。反向结构电池的光电转换效率达到10.15%,显著优于正向结构的器件(6.18%)。[2]

引文

[1]C.Li,H.Zhu,Y.Wang,H.Liu,S.Hu,F.Wang,B.Zhang,S.Dai,Z.Tan,Nano Energy,2017,31,201-209.
    [2]Y.Wang,H.Zhu,Z.Shi,F.Wang,B.Zhang,S.Dai,Z.Tan,J.Mater.Chem.A,2017,5,2319-2327.