有機-無機復合太陽電池活性層的研究.pdf

1、　　有機-無機復合異質結太陽電池是近年來光電領域的重要研究方向之一,它可以克服純有機材料電池的低載流子遷移率和無機電池的高成本、復雜制備工藝等缺點,具有廣闊的發(fā)展前景從而廣受關注。本文將硅納米粒子Si-ncs與TiO2薄膜應用于有機太陽電池活性層中,制備了有機-無機復合異質結太陽電池,實驗中設計了兩種電池結構：ITO/PEDOT：PSS/P3HT：PCBM：Si-ncs/LiF/Al 和ITO/TiO2/P3HT：PCBM/MoO3/A

2、l,并對它們的光電性能展開了相應研究。
　　首先制備了基于P3HT：PCBM：Si-ncs為活性層的復合電池,通過改變活性層中無機納米粒子的濃度、采用后退火工藝處理、選擇不同活性層溶劑三個方面研究了電池的光電性能。通過控制活性層中無機納米粒子濃度,制備了一系列不同濃度比P3HT：PCBM：Si-ncs=1：0.8：0.1(0.3,0.5,0.7)的復合電池,實驗結果顯示電池的性能隨納米粒子濃度的增加先升高后降低,當濃度比P3HT

3、：PCBM：Si-ncs=1：0.8：0.5時,電池的光電轉化率(PCE)達到最高為2.73%(AM1.5,100mW/cm2)。此電池在空氣中90℃退火1 min,PCE可以進一步提高到2.79%。實驗中還選用了DCB代替CB作為活性層溶劑,來減小納米硅粒子之間的范德華作用力,但制備電池的PCE僅為2.67%。
　　另外制備了TiO2/P3HT：PCBM為活性層的復合電池,其中TiO2薄膜采用電子束蒸發(fā)技術制備。研究了電池中T

4、iO2薄膜的厚度和薄膜的熱處理溫度對電池性能的影響。實驗結果顯示厚度為80 nm,經200℃退火3 h的TiO2薄膜制備的電池光電性能最高,其性能參數(shù)Jsc=9.75mA/cm2,Voc=0.40V , FF=0.47 , PCE=1.87%。而經過450℃,3h退火的TiO2薄膜表面變得粗糙,制備的復合電池的J-V曲線呈明顯的“S”形,性能顯著降低。研究表明TiO2薄膜的厚度和晶形在很大程度上影響著電池的性能。為進一步了解TiO2薄膜