給-受體協(xié)同組裝及表面組裝取向誘導調控聚合物太陽能電池界面形貌及其光伏性能.pdf

1、有機聚合物太陽能電池由于在低成本、輕重量方面的優(yōu)勢,同時具有器件結構可調、可彎曲、可卷對卷制備大面積電池的特色,現在受到國內外研究者越來越多的關注。而窄帶隙的聚合物,由于可以通過結構改進來調節(jié)其吸光范圍、溶解性、成膜性等,現在已經成為有機太陽能電池中效率最高的一類給體。對器件結構的設計和優(yōu)化,同樣可以達到提高器件效率和穩(wěn)定性的目的?，F在有機太陽能電池不能商業(yè)化就是因為光伏效率和穩(wěn)定性不夠理想。本文就是正對這兩個問題,通過有機方法來達到提

2、高器件光電轉換效率和穩(wěn)定性。
　　本文合成了兩種基于三乙二醇甲醚(TEO)的聚合物給體和富勒烯受體:分別是聚{4,8-二(5-(2-乙基己基)噻吩-2-基)苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩-alt-4,6-噻吩并[3,4-b]噻吩-2-碳酸2-[2-(2-甲氧基-乙氧基)-乙氧基]-乙酯}(PBDTT-TT-TEO)和[6,6]-苯基 C61丁酸2-[2-(2-甲氧基-乙氧基)-乙氧基]-乙酯(PCB-TEO),被設計來調控

3、自組裝納米形貌和提高聚合物太陽能電池光活性層的穩(wěn)定性。聚合物{4,8-二(5-(2-乙基己基)噻吩-2-基)苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩-alt-4,6-噻吩并[3,4-b]噻吩-2-碳酸2-(2-乙基)己酯}(PBDTT-TT)也被合成作為對照。與共軛聚合物PBDTT-TT相比,TEO側鏈可以使PBDTT-TT-TEO形成更有序的堆疊,將器件效率(PCE)從3.6％(基于 PBDTT-TT:PCBM的器件)提高到4.1%。直

4、接將PBDTT-TT-TEO與PCB-TEO共混作為活性層材料沒有得到很高的效率,這是因為PCB-TEO的溶劑柔性很差,使得膜的形貌很不平滑。然而將少量PCB-TEO加入到 PBDTT-TT-TEO:PCBM體系可以很大程度上提高器件效率。這是因為PCB-TEO可以作為增溶劑來很好的調控給受體的相容性;同時通過協(xié)同組裝作用來獲得良好的體相異質結形貌。加入5%PCB-TEO后,可以得到最高4.8%的PCE,短路電流(Jsc)為12.18

5、mA/cm2,開路電壓(Voc)為0.722 V,填充因子(FF)為55.0%;與基于PBDTT-TT:PCBM的器件相比幾乎提高了33%的PCE。此外PCB-TEO移到給受體的界面,可以增強PBDTT-TT-TEO與PCBM的相互作用。最終提高了光伏器件穩(wěn)定性。
　　與正向聚合物太陽能電池相比,反向器件有更好的穩(wěn)定性。我們設計了一種新型的含有末端雙鍵的液晶小分子4'-{(7-辛烯基)氧基}-[1,1'-聯苯]-4-醇(LB-V)