P3HT体系聚合物太阳能电池界面缓冲层的研究

发布时间：2019-01-22 15:48

【摘要】：在聚合物太阳能电池的光活性层和两个电极之间引入界面缓冲层是改善电池性能的一个重要手段。寻找新的、廉价、可溶液加工、安全环保的界面缓冲层材料对于聚合物太阳能电池的实际应用具有非常重要的意义。根据所传输载流子的种类不同，界面缓冲层被分为空穴传输层和电子传输层。本文分别从这两种缓冲层入手，以提高聚合物太阳能电池的能量转换效率为目标，开展了如下工作： （1）采用简单的溶液旋涂的方法，用含有磺酸根的有机小分子修饰的氧化石墨烯（GO）做为空穴传输层材料，小分子修饰后明显提高了GO的空穴传输能力，并改善了P3HT:PCBM体系聚合物太阳能电池的性能。首先用不同浓度的1-芘磺酸（PSA）修饰GO表面并做为空穴传输层，发现合适厚度的PSA修饰GO后能提高GO薄膜的导电性，并增强GO与聚合物给体的质子交换作用。然后用对甲苯磺酸（TSA）、苯磺酸（BSA）、2-萘磺酸（NSA）、1-芘磺酸（PSA）四种小分子分别修饰GO做空穴传输层，，发现TSA、BSA、PSA能分别将电池的效率提高55.5%、50.0%、38.5%，而NSA反而是效率降低16.0%。测试结果说明不同的小分子修饰GO后，薄膜的表面形貌和浸润性发生改变。小分子中苯环的共轭作用的不同和溶解性的不同是造成其电池性能差异的主要原因。 （2）采用简单的溶液旋涂的方法，将两种常见的胍盐应用到P3HT:ICBA体系的聚合物太阳能电池中，证明了盐酸胍和硝酸胍两种小分子是很好的电子传输层材料，明显改善了电池的性能。其中使用盐酸胍的电池效率提高11.9%，使用硝酸胍的电池效率提高29.7%，后者的作用效果更明显。推测是胍盐中的孤对电子与Al电极发生了相互作用，并在活性层和Al电极之间形成了界面偶极层，有利于电子的传输和收集，同时有效阻止了Al原子向活性层中的扩散，这些都有利于电池性能的改善。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM914.4

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本文编号：2413356