基于Al_2O_3/MoO_3复合阳极缓冲层的倒置聚合物太阳能电池的研究

采用旋涂Al_2O_3前驱体溶液和低温退火的方法在活性层上形成Al_2O_3薄膜,并与MoO_3结合形成Al_2O_3/MoO_3复合阳极缓冲层,制备了以聚3-己基噻吩:[6.6]-苯基-C_(61)-丁酸甲酯(P3HT:PC_(61)BM)为活性层的倒置聚合物太阳能电池,并通过改变Al_2O_3前驱体溶液的浓度来分析复合阳极缓冲层对器件性能的影响.结果发现,Al_2O_3/MoO_3复合阳极缓冲层能有效调控倒置聚合物太阳能电池的光电性能及其稳定性.当Al_2O_3前驱体溶液的浓度为0.15%时,器件光伏性能达到最优值,与MoO_3单缓冲层的器件相比,光电转换效率(PCE)由3.85%提高到4.64%;经过80天老化测试后,具有复合阳极缓冲层的器件PCE保留为初始值的76%,而单缓冲层的器件PCE已经下降到50%以下.器件性能得到改善的原因是Al_2O_3/MoO_3复合阳极缓冲层增强了倒置太阳能电池器件阳极对空穴的收集能力,同时钝化了器件活性层,从而提升了太阳能电池器件的光伏性能及其稳定性.     

阳极缓冲层修饰对聚合物太阳能电池性能的影响

为提高聚合物太阳能电池的能量转换效率,将聚乙二醇(PEG)掺入PEDOT∶PSS阳极缓冲层,研究了阳极缓冲层修饰对聚合物太阳能电池性能的影响。首先研究了聚乙二醇对PEDOT∶PSS薄膜电导率的影响,发现PEG会与PEDOT和PSS相互作用,使得PEDOT链重新排布,有利于电荷载流子的传输,从而显著改善了PEDOT∶PSS薄膜的电导率,当PEDOT∶PSS中掺入体积分数为2%~4%的PEG时,可得到较大的电导率。然后,以PEG修饰的PEDOT∶PSS薄膜作为阳极缓冲层制备了聚合物太阳能电池,研究了PEG的掺入对聚合物太阳能电池性能的影响。实验发现,PEG改善的PEDOT∶PSS电导率有利于提高电池的短路电流密度和填充因子,从而改善了器件光伏性能。当PEDOT∶PSS中掺入体积分数为2%的PEG时,聚合物太阳能电池的能量转换效率最高,比未掺杂的器件提高了24.4%。     

MoO_3阳极缓冲层对有机太阳电池性能的影响

研究了MoO3阳极缓冲层对基于CuPc/C60异质结的有机小分子太阳电池器件性能的影响。发现:MoO3阳极缓冲层略微降低了器件的短路电流、开路电压及能量转换效率;MoO3阳极缓冲层提高了器件的整流比;具有MoO3阳极缓冲层的器件在持续光照条件下连续工作20min,其主要性能参数(如短路电流、开路电压、填充因子及能量转换效率)无明显衰减,而没有MoO3阳极缓冲层的对比器件在相同条件下连续工作20min,其能量转换效率衰减了大约45%。研究结果表明:MoO3阳极缓冲层明显提高了基于CuPc/C60异质结的有机小分子太阳电池器件的稳定性,可能的原因主要是MoO3阳极缓冲层改善了ITO阳极和CuPc界面,抑制了因持续光照连续工作引起的界面老化,从而提高了器件的稳定性。     

水溶性V2O5在聚合物太阳能电池中的应用

为了提高聚合物太阳能电池的能量转换效率,选择水溶性V2O5作为阳极缓冲层制备了结构为ITO/TiO2/P3HT∶PCBM/V2O5/Ag的电池器件。V2O5纳米线采用水热法制成。研究了V2O5浓度和退火温度对有机太阳能电池器件性能的影响。实验结果表明:V2O5质量浓度为300μg/mL的器件的效率最高,达到了2.35%,远大于无阳极缓冲层器件的效率0.14%;80℃是V2O5退火的最佳温度。与热沉积方法相比,可溶液处理的V2O5作为阳极缓冲层具有工艺简单且可大面积制备的优点,电池的效率得到了较大幅度的提高。     

MoO3为缓冲层的高效非掺杂蓝色有机发光二极管

以典型蓝色发光材料-联苯乙烯衍生物(4,4’-bis(2,2’-diphenylvinyl) -1,1’-biphenyl,DPVBi)为发光层,采用MoO3为阳极缓冲层制备了结构简单的非掺杂型蓝色有机电致发光器件.在电流密度为20 mA/cm2、MoO3缓冲层厚度为0.5 nm对器件效率约为无缓冲层器件效率的18倍,...     

利用Ag_2O/PEDOT:PSS复合缓冲层提高P3HT:PCBM聚合物太阳能电池器件性能的研究

利用Ag2O/PEDOT:PSS(聚(3,4-乙撑二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸盐)作为复合阳极缓冲层,制备了P3HT:PCBM(聚(3-已基噻吩):富勒烯衍生物)聚合物太阳能电池器件,并通过改变氧化银插入层的厚度来分析复合缓冲层对器件性能的影响.实验发现,具有阳极缓冲层修饰的器件在退火处理后,光伏性能得到了改善.相比于单一PEDOT:PSS缓冲层的器件,Ag2O/PEDOT:PSS复合缓冲层可以增大器件的短路电流密度和外量子效率,使器件效率得到提高.分析表明,退火处理可以有效改善活性层的薄膜形貌,增加光的吸收和激子的解离,而较薄氧化银的引入,可以有效降低阳极处空穴的输运势垒,提高器件空穴收集效率,并能充当化学间隔层,提高器件光伏性能和稳定性.     

退火处理ZnPc(OC_8H_(17)OPyCH_3I)_8阴极缓冲层的倒置有机太阳能电池

制备了以Zn Pc(OC8H17OPy CH3I)8为阴极缓冲层、P3HT∶PCBM为有源层的有机太阳能电池。对阴极缓冲层Zn Pc(OC8H17OPy CH3I)8薄膜分别进行了溶剂蒸汽退火和过渡舱惰性气体流退火处理,并利用原子力显微镜(AFM)对缓冲层表面形貌进行了表征。结果表明:这两种退火方法都使缓冲层形貌得以改善。电池效率从2.14%提高到3.76%,电流密度从8.12 m A/cm2提高到10.71 m A/cm2,填充因子从0.45提高到0.61。与传统器件相比,退火处理的阴极缓冲层器件的稳定性也得到了改善,器件寿命延长了1.4倍。这种简单阴极界面处理方法为改善聚合物太阳能电池性能提供了有效途径。     

基于MoO_3/Au/MoO_3透明电极的有机太阳能电池

以透明导电薄膜Mo O3/Au/Mo O3代替铟锡氧化物(ITO)作为有机太阳能电池(OSCs)的阳极,研究了一系列结构为Mo O3/Au/Mo O3的透明电极和Mo O3(y nm)/Au(x nm)/Mo O3(y nm)/Cu Pc(25 nm)/C60(40nm)/BCP(8 nm)/Al(100 nm)的有机太阳能电池。研究表明,Mo O3/Au/Mo O3电极的光电特性可通过改变各层薄膜厚度加以调控,在Mo O3薄膜厚度为40 nm、Au薄膜厚度为10 nm时性能最优,且以该薄膜为电极的有机太阳能电池器件的性能接近于电极为ITO的有机太阳能电池器件。     

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...     

阳极/有机层界面LiF层在OLED中的空穴缓冲作用

使用真空热蒸发镀膜法,在OLED层状结构中引入不同厚度的LiF作阳极修饰层,制备了结构为ITO/LiF/TPD/Alq₃/Al的器件。LiF超薄层的引入较好地修饰了ITO表面,减少了阳极和有机层界面缺陷态的形成,增强了器件的稳定性。实验结果表明: LiF层有效地阻挡空穴注入,增强载流子注入平衡,提高了器件的亮度和效率,含有1 nm厚LiF空穴缓冲层器件的性能最好,效率较不含缓冲层器件提高了近1.5倍。     

缓冲层提高有机聚合物光伏电池性能研究

在分析有机聚合物复合体光伏电池机理及等效电路模型基础上,研究了界面旋涂缓冲层对聚合物给体/受体复合体结构光伏器件性能的影响.制备了基于P3HT/PCBM的给体 受体复合体薄膜有机光伏电池,并分别在有机活性层和ITO基底之间以及有机活性层和电极之间插入TFB和F8BT缓冲层.实验证明：在ITO和活性层之间旋涂TFB作为阳极缓冲层,可增加有机聚合物光伏器件的短路电流,在活性层和电极之间插入F8BT作为阴极缓冲层,可增大光伏器件的开路电压,提高器件的转换效率.     

PrF3阳极缓冲层对OLED器件性能的影响

使用真空热蒸镀法制备的OLED器件,利用不同厚度的PrF3作阳极缓冲层,并和未加缓冲层的器件进行了对比.实验结果表明:0.5nm厚的PrF3阳极缓冲层可以有效增强OLED器件的空穴注入能力,增强电子和空穴的浓度平衡,优化器件的电致发光特性.器件的最大电流效率为4.9 cd/A,最大亮度为33 600 cd/m2,分别是...     

NPB阳极缓冲层对反型结构聚合物太阳能电池性能的影响

制备了给体材料为poly(3-hexylthiophene)(P3HT),受体材料为[6,6]-phenyl-C60-butyric acid methyl ester(PCBM),器件结构为ITO/ZnO/P3HT:PCBM/NPB(0,1,5,10,25 nm)/Ag的反型体异质结聚合物太阳能电池.不同厚度的N,N′-diphenyl-N,N′-bis(1-naphthyl)-1,1′-biphenyl-4,4′-diamine(NPB)阳极缓冲层被用来改善器件性能,研究了NPB阳极缓冲层对器件特性的影响.研究发现,1 nm厚的NPB改善了器件的载流子收集效率,增加了器件的短路电流与开路电压.当NPB缓冲层的厚度达到25 nm时,过厚的NPB导致串联电阻增加,使得器件特性大幅下降.通过电容-电压测试,进一步研究了不同厚度NPB对器件载流子注入与收集的影响,1 nm厚的NPB修饰并没有改善器件的载流子注入但是增加了器件对光生载流子的收集效率,过厚的NPB使得自由载流子的复合占据主导.适合厚度的NPB可以作为一种阳极缓冲层材料应用于聚合物太阳能电池提高器件特性.     

ZnS作为空穴缓冲层的新型有机发光二极管

采用磁控溅射方法在ITO表面沉积了不同厚度的ZnS超薄膜作为有机发光二极管(OLEDs)的缓冲层,使典型结构(ITO/TPD/Alq3/Al)的OLEDs的发光性能得到改善。ZnS缓冲层厚度对器件性能影响的实验结果表明,当ZnS缓冲层厚度为5nm时,器件电流密度提高了近2倍,亮度提高了2倍;当ZnS缓冲层厚度为10nm时,器件发光的电流效率提高18%,器件的性能得到改善。宽禁带的ZnS缓冲层对空穴从阳极到有机功能层的注入有阻碍作用,促进器件载流子平衡,提高了器件发光效率,改善了器件性能。     

钙钛矿太阳电池中的缓冲层研究进展

基于钙钛矿材料优异的光电特性,钙钛矿太阳电池的转换效率迅速提高.但制约钙钛矿太阳电池性能的因素依然存在,例如:界面问题、稳定性问题等.通过在载流子传输层/电极及载流子传输层/光吸收层之间引入能带结构合适的缓冲层,可有效改善界面间的能带失配、载流子复合及化学反应等问题,进而提高钙钛矿电池中的电荷分离及收集效率,实现界面及稳定性问题的有效改善.本文总结了当前钙钛矿太阳电池中引入的缓冲层材料,全面分析了不同缓冲层材料钝化空穴传输层/阳极、电子传输层/阴极、空穴传输层/吸收层及电子传输层/吸收层间界面的机理,对比了不同缓冲层材料对电池性能的影响,总结了缓冲层材料在钙钛矿电池中的作用,最后指出了钙钛矿电池中各界面缓冲层材料的研究趋势及发展方向.     

利用不同阴极缓冲层来改善Pentacene/C60太阳能电池的性能

制备了结构为ITO/Pentacene/C₆₀/Al的双层光伏电池器件,在C₆₀/Al界面插入了常用的缓冲层材料bathocuproine(BCP)作为阴极缓冲层,通过优化BCP层的厚度来提高电池的性能并研究了阴极缓冲层的作用机理.实验发现,BCP厚度为10 nm时器件的效率最高,为0.46%.在此基础上,利用bathophenanthroline(Bphen)和3,4,9,10-Perylenetetracarb-oxylicdianhydride(PTCDA 关键词： 有机太阳能电池 Pentacene 60')" href="#">C₆₀ 缓冲层     

无机缓冲层对柔性In_2O_3:SnO_2薄膜光电及耐弯曲性能影响的研究

在室温条件下采用离子辅助沉积技术在柔性衬底上依次制备无机缓冲层及In_2O_3:SnO_2(ITO)薄膜,重点研究了不同无机缓冲层对柔性ITO薄膜光电及耐弯曲性能的影响。研究发现SiO_2,TiO_2,Ta_2O_5和Al_2O_3无机缓冲层对ITO薄膜的方阻、光学透射比、耐弯曲性能等机电特性影响各异:添加SiO_2缓冲层的ITO薄膜其方阻变化率最大,方阻降低率达29.8%,而添加Al_2O_3缓冲层的ITO薄膜其方阻变化率最小,方阻降低率仅为5.6%;添加Ta_2O_5缓冲层的ITO薄膜其可见光透射比最佳,平均透射比达85%以上,而添加SiO_2缓冲层的ITO薄膜其可见光透射比最差,但其平均透射比也高于80%;SiO_2在耐弯曲半径上对ITO薄膜的改善效果比TiO_2更佳,而当ITO薄膜以弯曲半径R=0.8 cm和R=1.2 cm发生内弯时,SiO_2对ITO薄膜耐弯曲次数性能的改善效果不及TiO_2。     

光散射与导模共振模型在薄膜太阳能电池结构设计中的应用

利用光散射与导模共振的理论,设计了一种薄膜太阳能电池的陷光结构,对硫属化合物薄膜太阳能电池进行了优化设计,选择多孔氧化铝薄膜(PAA)作为散射层,模型结构层厚度为:窗口层(AZO)320nm,缓冲层(In2S3)65nm,吸收层(SnS)660nm。研究结果表明,光散射与导模共振相结合的薄膜太阳能电池结构能够提高自身的光吸收率,其中由光散射结构提高的全光谱吸收率约为3%。本设计可以优化薄膜太阳能电池的吸收光谱,提高其对近红外波段的光吸收能力,在波长950nm位置的吸收率达到85%,增强了薄膜太阳能电池的光利用率。     

新型硒化锑薄膜太阳电池背接触优化

硒化锑(Sb₂Se₃)具有低毒、原材料丰富和光电性能优异等优点,被认为是最具有发展潜力的薄膜太阳电池光吸收层材料之一.但目前Sb₂Se₃薄膜太阳电池光电转换效率与碲化镉、铜铟镓硒和钙钛矿等太阳电池相比仍存在较大差距.限制Sb₂Se₃薄膜太阳电池光电转换效率进一步提升的关键因素之一是,太阳电池结构中Mo背电极和Sb₂Se₃薄膜构建的背接触界面处容易形成较高的势垒,降低载流子的抽取效率.本工作则对Mo背电极进行热处理生成缓冲层MoO₂薄膜,发现缓冲层MoO₂的引入,可有效地促进Sb₂Se₃薄膜的择优取向生长,同时实现太阳电池Mo/MoO2/Sb₂Se₃背接触势垒降低,相应的填充因子、开路电压和短路电流密度均获得显著提高,构建的太阳电池光电转换效率从5.04%提升至7.05%.     

Cu_2O/ZnO氧化物异质结太阳电池的研究进展

介绍了近年来低成本Cu_2O/ZnO氧化物异质结太阳电池方面的研究进展.应用于光伏器件的吸收层材料Cu_2O是直接带隙半导体材料,天然呈现p型;其原材料丰富,且对环境友好.Cu_2O/ZnO异质结太阳电池结构主要有平面结构和纳米线/纳米棒结构.纳米结构的Cu_2O太阳电池提高了器件的电荷收集作用;通过热氧化Cu片技术获得的具有大晶粒尺寸平面结构Cu_2O吸收层在Cu_2O/ZnO太阳电池应用中展现出了高质量特性.界面缓冲层(如i-ZnO,a-ZTO,Ga_2O_3等)和背表面电场(如p~+-Cu_2O层等)可有效地提高界面处能级匹配和增强载流子输运.10 nm厚度的Ga_2O_3提供了近理想的导带失配,减少了界面复合;Ga_2O_3非常适合作为界面层,其能够有效地提高Cu_2O基太阳电池的开路电压V_(oc)(可达到1.2 V)和光电转换效率.p~+-Cu_2O(如Cu_2O:N和Cu_2O:Na)能够减少器件中背接触电阻和形成电子反射的背表面电场(抑制电子在界面处复合).利用p型Na掺杂Cu_2O(Cu_2O:Na)作为吸收层和Zn_(1-x)Ge_x-O作为n型缓冲层,Cu_2O异质结太阳电池(器件结构:MgF_2/ZnO:Al/Zn_(0.38)Ge_(0.62)-O/Cu_2O:Na)光电转换效率达8.1%.氧化物异质结太阳电池在光伏领域展现出极大的发展潜力.