PEDOT:PSS薄膜的山梨醇掺杂对光电池性能的影响

采用共混-旋涂技术在ITO导电玻璃上制备出经山梨醇掺杂的PEDOT:PSS导电膜,将所制得的薄膜作为空穴传输层用于有机太阳能电池研究.通过对比分析掺杂前后光电池暗电流曲线与光电流曲线的变化,考察了山梨醇掺杂对器件光伏性能的影响,并就其中的影响机理进行了讨论分析.结果表明,山梨醇的加入,可以明显提高光电池的短路电流,填充因子以及能量转换效率.较未掺杂器件,8wt %山梨醇掺杂条件下,器件短路电流由8.82 mA/cm²增加至11.27 mA/cm²,FF由0.43 关键词： PEDOT:PSS薄膜 山梨醇 有机太阳能电池 性能     

梯度掺杂对n型异质结太阳能电池性能的影响

通过仿真软件AFORS-HET对a-Si:H(p)/i-a-Si:H/c-Si(n)异质结太阳能电池的光伏特性进行分析及优化,主要对比了a-Si:H(p)层的均匀掺杂和表面掺杂浓度D₁=1×10²⁰ cm^-3>界面掺杂浓度D₂=4×10¹⁹ cm^-3的梯度掺杂情况时的光伏特性,实现了在梯度掺杂时22.32%的光电转换效率。与均匀梯度掺杂相比,发射层的梯度掺杂除了引入一个附加电场,还优化了能带结构、光谱响应、表面复合速率。结果表明,梯度掺杂可以有效地改善电池的光电转换性能。     

高效钙钛矿-有机本体异质结杂化串联太阳能电池

制备了一种有机铅卤钙钛矿-有机本体异质结杂化串联太阳能电池。采用紫外可见吸收光谱、原子力显微镜对薄膜形貌进行了表征。结果表明:有机本体异质结层可以有效改善钙钛矿的表面形貌, 增强了可见光的吸收。优化后的串联结构电池的短路电流可达19.14mA/cm², 开路电压为0.76V, 光电转换效率达到了6.54%。钙钛矿电池和有机本体异质结电池串联结构可以同时提高短路电流及填充因子, 二者具有较好的相容性和协同作用。     

a-C: Fe/AlOx/Si基异质结的光伏效应

使用脉冲激光沉积(PLD)依次沉积氧化铝和碳膜制备了a-C: Fe/AlO_x/Si基异质结,研究了其光伏效应及其在太阳能电池上的应用.该太阳能电池在标准日光照射(AM1.5,100 mW/cm²)下,可获得0.33 V的开路电压和4.5 mA/cm²的电流密度,太阳能电池的转换效率为0.35%.通过C-V测量,证明了氧化铝层的引入降低了界面能级数目,增加了界面势垒高度.界面能级数目降低减少了光生载流子在界面复合的 关键词： 光伏效应 非晶碳膜 异质结 氧化铝     

基底温度对喷涂技术制备大面积有机太阳能电池性能的影响

以聚3-己基噻吩（P3HT）和富勒烯衍生物（PCBM）体系的有机太阳能电池器件为基础,采用喷涂法制备了有机太阳能电池的空穴传输层和有机功能层,研究了基底温度对薄膜的形貌和器件性能的影响,并采用喷涂技术制备了一面积为11.2 cm²的大面积有机太阳能电池器件。研究发现,随着基底温度的升高,薄膜的粗糙度下降,吸收率提高,当基底温度为130 ℃时器件的性能最优,面积为25 mm²的器件的能量转换效率为2.09%。将多个独立的小面积电池进行串联和并联,制备了有效面积为11.2 cm²的大面积有机太阳能电池组件,其能量转换效率为1.83%,在面积增大44.8倍的情况下,效率仅损失不到13%。     

基于聚合物共混的有机场效应晶体管光电性能研究

采用聚合物共混的方法制备了体异质结薄膜,将其作为光敏半导体层制备了有机场效应光晶体管.利用原子力显微镜表征了共混薄膜的分相情况,探究了器件提高激子解离效率的机理,并对比了聚合物共混前后有机场效应晶体管的光电性能变化和相分离情况.结果表明：制备的聚合物共混光晶体管在微弱光线条件下(0.038 mW/cm²,808 nm)具有较高的光敏性(为10⁶).通过共混聚合物半导体材料制备体异质结薄膜可以有效地提高激子解离的效率,通过双层绝缘层能进一步降低光晶体管的暗电流,从而提高器件的光敏性.     

双电子传输层对有机发光二极管效率及其衰减的改善

采用Bphen和BCP制成双电子传输层(Doubleelectrontransportlayers, DETLs)的有机发光二极管器件, 与Bphen单独作ETL的器件相比, DETLs器件具有较小的空穴漏电流, 效率提升10%。与BCP独自作ETL的器件相比, 更多的电子注入使DETLs器件的效率在50~600mA/cm²的电流范围内没有衰减。BCP作ETL的器件的效率从50mA/cm²时的2.5cd/A衰减至300mA/cm²的2.1cd/A, 衰减了16%。Cs₂CO₃:BCP独自作ETL的器件效率在50~300mA/cm²的电流范围内衰减了30%, 而Bphen/Cs₂CO₃:BCP作DETLs的器件效率在50~600mA/cm²的电流范围内衰减幅度为0, 原因是Bphen阻挡了Cs原子扩散至发光层。     

一种高电流密度下效率不降低的绿光有机电致发光器件

为了提高有机电致发光器件(OLED)在高电流密度下的发光效率, 在以C545T掺杂Alq₃为发光层的有机小分子绿光器件中的发光层与电子传输层之间插入超薄LiF绝缘层.结果表明, 器件的外量子效率随着电流密度的增加始终没有降低, 直至600 mA/cm²时达到最大值 4.79%, 是相同电流密度下的参考器件的外量子效率的7倍.     

高灵敏度Sb基量子阱2DEG的霍尔器件

用分子束外延技术将高灵敏度的InAs/AlSb量子阱结构的Hall器件赝配生长在GaAs衬底上。设计了由双δ掺杂构成的Hall器件的新结构,有效地提高了器件的面电子浓度。与传统的没有掺杂的InAs/AlSb量子阱结构的Hall器件相比,室温下器件电子迁移率从15 000 cm²·V^-1·s^-1 提高到16 000 cm²·V^-1·s^-1。AFM测试表明材料有好的表面形态和结晶质量。从77 K 到300 K对Hall器件进行霍尔测试,结果显示器件不同温度范围有不同散射机构。双δ掺杂结构形成高灵敏度、高二维电子气（2DEG）浓度的InAs/AlSb异质结Hall器件具有广阔的应用前景。     

掺杂PEDOT ∶PSS对聚合物太阳能电池性能影响的研究

研究了掺杂后poly(3,4-ethylene dioxythiophene):poly(styrenesulphonic acid)(PEDOT ∶PSS)电导率的变化以及掺杂PEDOT ∶PSS薄膜对聚合物太阳能电池器件性能的影响. 实验发现,向PEDOT ∶PSS中掺入极性溶剂二甲基亚砜(DMSO)明显提高了薄膜的电导率,掺杂后的电导率最大值达到1.25 S/cm,比未掺杂时提高了3个数量级. 将掺杂的PEDOT ∶PSS薄膜作为缓冲层应用于聚合物电池 (ITO/PEDOT ∶PSS/P3HT ∶PCBM/LiF/Al) 中,发现高电导率的PEDOT ∶PSS降低了器件的串联电阻,增加了器件的短路电流,从而提高了器件的性能. 最好的聚合物太阳能电池在100 mW/cm²的光照下,开路电压(V_oc)为0.63 V,短路电流密度(J_sc)为11.09 mA·cm^-2,填充因子(FF)为63.7%,能量转换效率(η)达到4.45%. 关键词： PEDOT ∶PSS 电导率 聚合物太阳能电池 能量转换效率     

有机异质结连接层C60/CuPc电荷产生能力研究

有机异质结连接层因其具有良好的透光性能、制备工艺和有机电致发光器件(Organic light-emitting diodes,OLEDs)完全兼容的优点,被广泛应用于叠层OLEDs中。在叠层OLEDs中,连接层可产生电荷,其工作性能是影响叠层OLEDs性能的关键因素之一。为了获得最佳性能的有机异质结连接层,本文制备了结构为glass/ITO/tris(8-hydroxyquinoline) aluminum(Alq_3)(60 nm)/C_(60)(x nm)/CuPc(y nm)/N,N′-bis(naphthalen-1-yl)-N,N′-bis (phenyl)-be-nzidine(NPB)(40 nm)/Al (100 nm)的有机器件,直接获得了有机异质结连接层C_(60)/CuPc产生的器件电流。通过结构优化发现,结构为C_(60)(30 nm)/CuPc(10 nm)的连接层具有最强的电荷产生能力,并对最优结构连接层形成的物理机制作了合理的解释.本文获得的结果可为理解有机异质结连接层工作机理以及制备高性能叠层OLEDs提供理论基础。     

4,4′,4″-三(N-3-甲基苯基-N-苯基氨基)三苯胺掺杂MoOx作为空穴传输层对有机太阳电池性能的影响

通过采用4,4′,4″-三(N-3-甲基苯基-N-苯基氨基)三苯胺 (m-MTDATA)掺入MoO_x作为器件的空穴传输层来提高酞菁铜(CuPc)/C₆₀小分子 有机太阳电池的效率. 采用真空蒸镀的方法制备了一系列器件, 其中结构为铟锡氧化物 (ITO)/m-MTDATA:MoO_x(3:1)(30 nm)/CuPc(20 nm)/C₆₀(40 nm)/4,7-二苯 基-1,10-菲罗啉 (Bphen)(8 nm)/LiF(0.8 nm)/Al(100 nm)的器件, 在AM1.5 (100 mW/cm²)模拟太阳光的照射条件下, 开路电压V_oc=0.40 V, 短路电流J_sc=6.59 mA/cm², 填充因子为0.55, 光电转换效率达1.46%, 比没有空穴传输层的器件ITO/CuPc(20 nm)/C₆₀(40 nm)/Bphen(8 nm)/LiF(0.8 nm)/Al(100 nm) 光电转换效率提高了38%. 研究表明, 加入m-MTDATA:MoO_x(3:1)(30 nm)空穴传输层减小了有机层和ITO电极之间的接触电阻, 从而减小了整个器件的串联电阻, 提高了器件的光电转换效率.     

基于液晶/聚合物光栅的高转化效率有机半导体激光器

采用有机半导体发光材料聚[2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1,4-苯乙炔]作为增益介质,低官能度光敏单体制备的液晶/聚合物光栅作为外部反馈谐振腔,制备出参数可独立控制的分离式结构的有机半导体激光器.液晶/聚合物光栅中液晶分子的取向影响光栅折射率调制量,从而影响光栅的反馈能力,最终影响激光器出射激光的性能.通过研究发现决定液晶分子取向的主要有两种与光栅周期有关的作用力,利用这一原理制备不同周期的光栅,光栅周期小于450 nm时,相分离出的液晶分子取向由光栅矢量方向变为光栅沟槽方向,此时光栅的折射率调制量增加,光反馈能力增强.采用周期为395 nm的液晶/聚合物光栅制备二级布拉格散射的有机半导体激光器,相较于大周期光栅(593 nm)制备的激光器,激光阈值由0.70μJ/pulse降低至0.18μJ/pulse,转化效率由2.5%提高到6.4%,且出射激光垂直于基板表面发射,有利于后续的处理及应用.     

Organic Photovoltaic Cells with Improved Performance Using Bathophenanthroline as a Buffer Layer

采用Bphen作为缓冲层,研究Bphen处在电子受体材料C₆₀和阴极Ag之间对有机薄膜光伏电池(OPV)性能的影响．通过引入2.5nm厚的Bphen,在100 mW/cm²光照下,CuPc/C₆₀结构的器件效率从0.87%提高到2.25%． 对光生电流-电压的分析表明,Bphen缓冲层可以有效的提高电子从C₆₀层向Ag阴极的传输能力和平衡器件中载流子的传输能力．系统研究了Bphen厚度对OPV器件性能的影响,发现随着Bphen厚度的增加,电导率的降低是限制器件性能的主要原因．此外,采用紫外-可见光分光光度计测试了器件的吸收光谱,发现Bphen缓冲层可以增强CuPc/C₆₀的光吸收能力．     

阴极修饰层CuPc、ZnPc、C60对OLED光电性能的影响

采用真空蒸镀法分别制备了以CuPc、ZnPc、C₆₀为阴极修饰层的OLED,对比研究了它们对OLED光电性能的影响。从能级结构、表面形貌、折射率及纳米界面等方面对载流子注入和输运进行了探讨。结果表明:修饰层使器件性能显著提高,它不仅降低OLED开启电压（最低至4.2 V）、提高OLED电流密度及发光效率（最高至13.49 lm/W）,同时增强了器件的发光稳定性（180 s后光强保持在90%以上）,其中以CuPc为阴极修饰层的器件表现的性能最好。发光光谱方面,以CuPc和ZnPc作为修饰层的器件对550~650 nm的红光部分略有吸收,而C₆₀作为修饰层的器件光谱则无太大变化,这是由修饰层材料的吸收系数随不同波长而变化所致。实验结果说明,若想较大程度地提高器件电性能,酞菁材料是不错的选择;若对光谱有要求,可用C₆₀做阴极修饰层。     

Detailed analysis of ultrathin fluorescent red dye interlayer for organic photovoltaic cells

The influence of an ultrathin 4-(dicyanomethylene)-2-t-butyl-6-(1,1,7,7-tetramethyljulolidyl-9-enyl)-4H-pyran (DCJTB) fluorescent dye layer at donor/acceptor heterojunction on the performance of small-molecule organic photovoltaic (OPV) cell is studied. The structure of OPV cell is of indium-tin oxide (ITO)/copper phthalocyanine (CuPc)/DCJTB/fullerene (C₆₀)/bathophenanthroline (Bphen)/Ag. The results show that open circuit voltage (V_OC) increases to 0.57 V as the film thickness of DCJTB layer increases from 0.2 to 2.0 nm. By using an equivalent circuit model, the enhancement of V_OC is found to be attributed to the reduced reverse saturation current density (J_S) which is due to the lower highest occupied molecular orbital (HOMO) level in DCJTB than that in CuPc. Also, the short circuit current density (J_SC) is affected when the DCJTB layer becomes thicker, resulting from the high series resistance R_SA due to the low charge carrier mobility of fluorescent red dye.     

Ag纳米颗粒对有机小分子太阳能电池性能的改善

在有机小分子太阳能电池CuPc/C60和TiOPc/C60的阳极ITO表面分别制备了一层Ag纳米颗粒,并采用MoO3作为阳极缓冲层,器件的性能均得到有效改善.Ag纳米颗粒的引入所形成的表面等离子激元共振可显著提高有机光活性层的吸收效率和光生激子的分解效率;而MoO3有效抑制了光生激子在有机/金属界面处发生的猝灭,提高了...     

荧光染料掺杂的高效率、高亮度白色有机电致发光器件

制备了结构为 ITO/NPB（30 nm）/Rubrene（0.2 nm）/CBP：Bczvbi（8 nm,x%）/Bphen（30 nm）/Cs₂CO₃：Ag₂O（2 nm,20%）/Al（100 nm）的器件。研究了Bczvbi掺杂浓度（x=5,10,15）对白光器件性能的影响。综合利用发光层中主客体之间的能量转移和空穴阻挡层的空穴阻挡特性,得到了高效率、高亮度的白色有机电致发光器件。当Bczvbi的掺杂质量分数为10%时,器件的效率和亮度都为最大。驱动电压为7 V时,最大电流效率为4.61 cd/A;驱动电压为9 V时,最大亮度为21 240 cd/m²。当驱动电压从4 V增加到9 V时,色坐标从（0.36,0.38）变化为（0.27,0.29）,均处于白光区域。     

利用C_(60)和CuPc形成的有机半导体异质结作为阳极修饰层实现高效的磷光有机发光二极管

利用C_(60)和Cu Pc形成有机半导体异质结作为阳极ITO修饰层,制备了高效绿色磷光有机发光二极管(OLEDs)。与常规MoO_3阳极修饰层相比,C_(60)(5 nm)/Cu Pc(25 nm)面异质结修饰器件的最大电流效率和外量子效率(EQE)提高了12%和11%,分别为60 cd/A和16.8%;而Cu Pc∶C_(60)(30 nm,50%)体异质结修饰器件则提高了26%和27%,分别为67 cd/A和19.3%。高的器件效率一方面归因于C_(60)与Cu Pc异质结界面处积累的电荷会在电压的作用下形成高效的电荷分离和空穴注入,另一方面归因于异质结具有吸收绿光光子形成光生载流子的光伏效应。利用Cu Pc∶C_(60)体异质结修饰阳极的器件由于具有更高效的电荷积累、更合适的空穴传输性、更平衡的载流子复合和更好的光伏特性,器件效率要比C_(60)/Cu Pc更优。研究表明,这种基于C_(60)与Cu Pc的有机半导体异质结可作为优越的ITO阳极修饰层。     

掺杂CuPc的MEH-PPV/PCBM有机太阳电池研究

采用旋涂法制备了掺杂铜酞菁(CuPc)的聚(2-甲氧基,5-(2-乙基-乙氧基)-对苯乙炔)(MEH-PPV)/ 富勒烯衍生物(PCBM)有机太阳电池. 测试结果表明:掺杂15% CuPc的MEH-PPV/PCBM太阳电池效率(1.41%)比标准的MEH-PPV/PCBM太阳电池(1.26%)提高12%. 器件的吸收谱和迁移率测试表明CuPc导致的吸收谱增强和迁移率提高是器件效率提高的主要原因. 关键词： 有机太阳电池 CuPc掺杂 MEH-PPV/PCBM器件