文档介绍：活性层厚度对体异质结聚合物太阳能电池性能的影响
刘晓东,张福俊*,徐征,赵谡玲,宋晶路,厉军明,宋丹丹,王永生
北京交通大学发光与光信息技术教育部重点实验室,北京100044
摘要制备了MEH-PPV(poly[2-methoxy-5-(2′-ethylhexyloxy)-1,4-phenylenevinylene])和PCBM (1-(3-mehyloxycarbonyl)propy1-phenyl[6,6]C61)共混体系的聚合物太阳能电池。通过改变MEH-PPV∶PCBM(质量比为1∶4)混合溶液的浓度及旋涂时的转速来改变活性层的厚度,研究了器件性能随活性层厚度的变化。当旋涂速率小于4 000 r·min-1时随着厚度的减小,开路电压没有明显的变化, V左右,但短路电流呈现单调上升的趋势,填充因子略有下降。当旋涂速率大于5 000 r·min-1时,开路电压和短路电流都开始下降。其中,开路电压从5 000 r·min- V下降到8 000 r· min- V,短路电流更是从5 000 r·min- mA·cm-2下降到8 000 r·min-1 mA·cm-2。短路电流受光吸收和载流子传输两方面的共同影响,而活性层厚度的变化使得这两方面的影响产生相悖的效果。活性层越厚,光生激子数越多,但同时内建电场变弱,而且激子解离后得到的载流子传输到相应电极的距离越长,载流子被电极收集的概率减小。开路电压的降低则源于激子在MEH-PPV和PCBM与相应电极界面处解离比重的增加。
关键词聚合物太阳能电池;有机电子学;激子解离
中图分类号: O43; O469 文献标识码: A DOI:.1000-0593(2010)07-1752-04
引言
收稿日期:2009-08-18, 修订日期:2009-11-22
基金项目:国家自然科学基金项目(60978060,10804006,10974013,10774013), 教育部博士点基金项目(20090009110027,20070004024), 博士点新教师基金项目(20070004031),北京市科技新星计划项目(2007A024), 北京市自然科学基金项目(1102028),国家杰出青年科学基金项目(60825407)和北京市科委项目(D090803044009001)资助
作者简介:刘晓东,1986年生,北京交通大学理学院光电所博士研究生e-mail: ******@bjtu.
*通讯联系人e-mail: ******@bjtu.
有机聚合物太阳能电池由于具有成本低、重量轻、可制成柔性器件以及易于大面积生产等优点,已经受到了越来越广泛的关注[1]。1995年,Yu等[2]制备了MEH-PPV和C60(或PCBM)共混体系的太阳能电池,大大增加了给体和受体的接触界面,而且可以形成良好的互穿网络结构,有效地提高了器件性能。2005年,Reyes-Reyes[3]等通过对P3HT∶PCBM进行退火处理,并严格控制退火温度和时间,制备了功率转换效率接近5%的器件。2007年,Heeger小组[4]更是利用叠层结构,%。界面处的能级结构及表面形貌是影响有机光电