倒置异质结有机太阳能电池的电子传输层

制备了结构为ITO/BCP或Alq3(x=0,2,6,10,20,40 nm)/C60(50 nm)/Rubrene(50 nm)/MoO3(5nm)/Al(130 nm)的倒置异质结有机太阳能电池,其中BCP或Alq3作电子传输层。实验结果表明:当BCP或Alq3≤6 nm时,器件性能随电子传输层厚度的变化不大;当BCP或Alq3≥10 nm时,随电子传输层厚度的增加,含Alq3器件的性能衰减很快,含BCP器件的性能衰减相对较慢,且其开路电压保持不变。分析表明:当电子传输层较薄时,粗糙的ITO使电子较容易从C60注入到ITO;当电子传输层较厚时,BCP/C60之间的能带弯曲使二者之间几乎不存在势垒,含BCP器件性能较差主要源于BCP较差的电子迁移率,而含Alq3器件性能较差主要源于Alq3/C60之间的势垒。     

有机体异质结太阳能电池的数值分析

介绍了一种有机体异质结太阳能电池的数值模拟方法,模型使用Onsager提出的成对复合理论,并结合了完善的无机半导体理论而提出来的,其结果与实验结果符合较好,证明了模型的正确性.在此基础上分析了器件的内建电场与工作温度对器件性能的影响,以及影响器件光电流的主要因素. 关键词： 有机太阳能电池 体异质结 数值分析     

基于新型复合传输层的有机太阳能电池模组器件

通过刮涂制备薄膜衬底和真空蒸镀有机小分子材料来构筑复合界面传输层,制备了大面积有机太阳能电池模组器件.通过透射光谱、传输层粗糙度形貌、表面浸润性、不同衬底的光吸收层粗糙度形貌、刮涂的均匀性研究了同传输层对OSCs器件性能的影响.实验结果表明,当在AZO衬底表面蒸镀一层电子致密层时,即新型复合传输层并未影响基片在300～...     

有机p—n异质结固态太阳能电池中的激子和载流子输运

在实验工作的基础上，提出了双层ｐ－ｎ异质结有机太阳能电池中激子和载流子输运的理论模型。假设只有扩散到结区的激子和该区产生的激子，才对形成光电流有贡献。这些激子被有机／有机界面的内建场离解成自由载流子。而后，电子在Ｂｅｉ红（ｎ型有机半导体）层传导，空穴在酞菁（ｐ型有机半导体）层传导。据此，讨论了在Ｂｅｉ红／酞菁异质结电池中，Ｂｅｉ红（Ｍｅ－ＰＴＣ）层和铝氯酞菁（ＣｌＡｌＰｃ）层之间的Ｆｏｒｓｔｅｒ能     

梯度掺杂体异质结对有机太阳能电池光电转换效率的影响

基于传统的体异质结有机太阳能电池结构, 对结构中的混合层改用梯度掺杂的方法, 在AM1.5, 100 mW/cm²光照下, 使得器件的短路电流由原来的7.72 mA/cm²提高到了9.18 mA/cm², 相应的光电转换效率提高了25%. 器件性能的提升归因于梯度掺杂体系的引入使得体异质结混合层中同一材料分子之间形成了较好的连续网络结构, 降低了器件的串联电阻, 提高了电极对载流子的收集效率, 从而提高了器件的光电转换效率. 关键词： 有机太阳能电池 体异质结 梯度掺杂     

平面异质结有机-无机杂化钙钛矿太阳电池研究进展

高效低成本太阳电池的研发是太阳能光伏技术大规模推广应用的关键. 近年来兴起的有机- 无机杂化钙钛矿(以下简称钙钛矿)太阳电池因具有光电能量转换效率高、制备工艺简单等优点, 引起了学术界和产业界的广泛关注, 具有广阔的发展前景. 其中平面异质结钙钛矿太阳电池因具有结构简单, 可低温制备等诸多优点, 成为目前研究的一个重要方向. 平面异质结钙钛矿太阳电池分为n-i-p型和p-i-n型两种结构. 其中钙钛矿分别与电子传输层和空穴传输层形成两个界面, 在这两个界面上实现电子和空穴的快速分离. 电子传输层和空穴传输层分别为电子和空穴提供了独立的输运通道. 平面异质结结构有利于钙钛矿太阳电池中电子和空穴的分离、传输和收集. 此外, 该结构不需要高温烧结的多孔结构氧化物骨架, 扩大了电子和空穴传输材料的选择范围. 可以根据钙钛矿材料的能带分布及载流子传输特性, 来选择能级和载流子传输速率更为匹配的传输材料. 本文对钙钛矿的材料特性, 平面异质结结构的由来及发展进行了简要的概述. 其中重点介绍了平面异质结钙钛矿太阳电池的结构特征、工作机理、钙钛矿/电荷传输层的界面特性, 以及电池性能的优化, 包括钙钛矿薄膜制备、空穴和电子传输层的优化等. 最后对钙钛矿电池的发展前景及存在问题进行了阐述, 为今后高效、稳定钙钛矿太阳电池的研究提供参考.     

基于卟啉化合物的异质结有机太阳能电池

采用混合溶剂制备了四苯基卟啉(TPP)及其铜配合物(TPPCu)和氯化对甲氧基四苯基铁卟啉(TMPPFeCl),将三种卟啉化合物和富勒烯的衍生物(PCBM)分别共混,制备异质结太阳能电池。器件结构是ITO/porphyrin∶PCBM/Al,研究此类电池的性能。结果显示基于TPP∶PCBM的器件性能最优,其短路电流密度(JSC)是0.98mA.cm-2,开路电压(VOC)是0.52V,填充因子(FF)为30.1%。TPP是三种卟啉化合物中最佳的给体材料。进而考察了TPP∶PCBM的不同浓度配比对器件性能的影响。TPP∶PCBM的最佳浓度配比为1∶1,增加或减少TPP的量都会使器件的短路电流和开路电压降低,对填充因子的影响不大。     

基于ZnSe的有机-无机异质结电致发光器件

以电子束蒸发的方法制备硒化锌(ZnSe)薄膜，研究了基于ZnSe的有机-无机异质结电致发光器件.在双层器件ITO/ZnSe(50nm)/Alq₃(12nm)/Al中看到了峰值位于578nm的ZnSe电致发光，却很难得到单层器件ITO/ZnSe(50—120nm)/Al的电致发光；在此基础上进一步引入有机空穴传输层(HTL)，通过改变器件的结构，讨论了ZnSe对有机-无机异质结器件ITO/HTL/ZnSe/Alq₃/Al电致发光特性的影响.其电致发光光谱的研究结果证实了ZnSe在器件中的作用：ZnSe既起传输电子的作用，也起到传输空穴的作用，还作为发光层.并对ZnSe的发光机理进行了讨论. 关键词： 硒化锌 有机-无机异质结 电致发光 空穴传输层     

有机PIN型太阳能电池的数值模拟

从有机太阳能电池的工作机理出发,给出了有机P-I-N型有机太阳电池的理论模型,并对模型的激子产生率和载流子浓度分布进行了数值模拟,分析了光强和载流子迁移率对电池效率的影响,为高效率的此类电池的设计提供了理论依据。     

电极对CuPc/C60双层异质结有机太阳能电池光学性能的影响

采用传输矩阵法的光学模型以及MATLAB软件模拟了电极对CuPc/C₆₀双层异质结有机太阳能电池光学性能的影响。模拟结果表明:当把微腔结构引入到双层异质结电池时,对于入射电极,发现活性层的吸光率主要受其反射相移的影响而非其透射率,并且通过变化入射电极相移调节层到合适厚度可以使活性层吸光率相比于传统器件增加很多;而当把正负折射率交替的光子晶体引入到电池中作为背电极时,发现活性层的吸光率和背电极反射率、反射相移都有很大关系,在获得高反射率的同时可以通过调节背电极厚度从而使活性层在整个吸收光谱内的吸光率大于传统器件。     

十二烷二酸修饰TiO_2电子传输层改善钙钛矿太阳电池的电流特性

在经典的平面异质结钙钛矿太阳电池中,TiO_2致密层的电子传输性能一直是获得优异光伏性能的决定性因素之一.相较于spriro-OMe TAD等常见的空穴传输材料优异的空穴传输能力,作为电子传输材料的TiO_2的导电性较弱,无法形成良好的电荷匹配.为了解决这个问题,我们使用自组装的十二烷二酸(DDDA)单分子层来修饰TiO_2致密层的表面,TiO_2致密层的导电性能得到大幅提升,并且其能带结构得到优化,促进了电子传输,降低了电子积聚和载流子复合,使得电池的短路电流密度(JSC)从修饰前的20.34 mA·cm~(-2)提升至修饰后的23.28 mA·cm~(-2),进而使得电池在标准测量条件下的光电能量转换效率从14.17%提升至15.92%.同时还发现,通过DDDA修饰TiO_2致密层,所制备的器件的光稳定性显著提升,器件未封装暴露在AM 1.5光强100 mW·cm~(-2)的模拟太阳光下超过720 min,保持初始效率的71%以上且趋于稳定.     

Inverted organic solar cells with solvothermal synthesized vanadium-doped TiO_2 thin films as efficient electron transport layer

We investigated the effects of using different thicknesses of pure and vanadium-doped thin films of TiO_2 as the electron transport layer in the inverted configuration of organic photovoltaic cells based on poly(3-hexylthiophene) P3HT:[6-6] phenyl-(6) butyric acid methyl ester(PCBM). 1% vanadium-doped TiO_2nanoparticles were synthesized via the solvothermal method. Crystalline structure, morphology, and optical properties of pure and vanadium-doped TiO_2 thin films were studied by different techniques such as x-ray diffraction, scanning electron microscopy, transmittance electron microscopy, and UV–visible transmission spectrum. The doctor blade method which is compatible with roll-2-roll printing was used for deposition of pure and vanadium-doped TiO_2 thin films with thicknesses of 30 nm and 60 nm. The final results revealed that the best thickness of TiO_2 thin films for our fabricated cells was 30 nm. The cell with vanadium-doped TiO_2 thin film showed slightly higher power conversion efficiency and great J_(sc) of 10.7 mA/cm~2 compared with its pure counterpart. In the cells using 60 nm pure and vanadium-doped TiO_2 layers, the cell using the doped layer showed much higher efficiency. It is remarkable that the external quantum efficiency of vanadium-doped TiO_2 thin film was better in all wavelengths.     

Improved performance of organic light-emitting diodes with dual electron transporting layers

In this study the performance of organic light-emitting diodes(OLEDs) are enhanced significantly,which is based on dual electron transporting layers(Bphen/CuPc).By adjusting the thicknesses of Bphen and CuPc,the maximal luminescence,the maximal current efficiency,and the maximal power efficiency of the device reach 17570 cd/m2 at 11 V,and 5.39 cd/A and 3.39 lm/W at 3.37 mA/cm2 respectively,which are enhanced approximately by 33.4%,39.3%,and 68.9%,respectively,compared with those of the device using Bphen only for an electron transporting layer.These results may provide some valuable references for improving the electron injection and the transportation of OLED.     

石墨烯衍生物作为有机太阳能电池界面材料的研究进展

本文综述了石墨烯及其衍生物作为界面材料在有机太阳能电池中的应用, 包括作为阳极界面层、阴极界面层和叠层电池中间层等方面. 氧化石墨烯由于较好的透光性, 易于分散在水溶液中与溶液加工等优点已被应用在有机太阳能电池中. 对氧化石墨烯作为阳极界面层的研究包括通过部分还原或掺杂提高其导电性、通过引入高负电性原子提高其表面功函数, 以及通过与其他材料复合提高性能等. 同时, 本文综述了石墨烯衍生物及复合材料作为有机太阳能电池阴极界面层和叠层电池中间层的研究. 最后本文展望了石墨烯及其衍生物在有机太阳能电池与有机无机复合钙钛矿太阳能电池中的应用前景.     

异质结及其技术在新型硅基太阳能电池中的应用

文章综述了异质结及其技术在新型硅基太阳能电池中的应用.从太阳能电池特性角度,点评了其在晶体硅、非晶硅薄膜太阳能电池及新结构太阳能电池应用中的研究热点和研究现状.在此基础上,讨论了其在不断与晶体硅、薄膜硅太阳能电池融合中的发展动态.     

异质结及其技术在新型硅基太阳能电池中的应用

文章综述了异质结及其技术在新型硅基太阳能电池中的应用.从太阳能电池特性角度,点评了其在晶体硅、非晶硅薄膜太阳能电池及新结构太阳能电池应用中的研究热点和研究现状.在此基础上,讨论了其在不断与晶体硅、薄膜硅太阳能电池融合中的发展动态.     

Effect of net carriers at the interconnection layer in tandem organic solar cells

Tandem cell with structure of indium tin oxide (ITO)/molybdenum oxide (MoO₃)/fullerene (C60)/copper phthalocyanine (CuPc)/C60/tris-8-hydroxy-quinolinato aluminum (Alq₃)/Al was fabricated to study the effect of net carriers at the interconnection layer. The open circuit voltage and short circuit current were found to be 1.15 V and 0.56 mA/cm², respectively. Almost the same performance (1.05 V, 0.58 mA/cm²     

PTCBI作为阴极修饰层对Rubrene/C70器件性能的影响

制备了结构为ITO/MoO₃(6 nm)/Rubrene (30 nm)/C₇₀ (30 nm)/PTCBI(x nm)/Al (150 nm)器件, 研究了四羧基苝的衍生物PTCBI作为阴极修饰层对Rubrene/C₇₀有机太阳能电池的作用. 实验结果显示, 在C₇₀与Al电极之间插入PTCBI 后, 电池性能得到明显改善; 分析表明, 插入PTCBI后, 活性层与阴极形成了良好的欧姆接触, 提高了器件的内建电场, 同时PTCBI避免了激子与Al电极的接触, 减少了在制备过程中高动能Al对C₇₀的破坏. 进一步考察了PTCBI厚度对电池的性能的影响, 结果显示, 厚度为6 nm的PTCBI 层器件性能最佳, 其开路电压(V_OC)、填充因子(FF)、短路电流密度(J_SC)与功率转换效率(ηP)与未插入PTCBI修饰层的器件相比分别提高了70.4%, 55.5%, 125.1%, 292.2%. 当PTCBI的厚度大于6 nm时, 激子解离后产生的自由电子会在PTCBI与阴极界面积累, 导致器件J-V曲线出现S形.     

Composition-dependent phase separation effects of organic solar cells using P3HT:PCBM as active layer and chromium oxide as hole transporting layer

Phase separation of the poly(3-hexylthiophene) (P3HT) and [6,6]-phenyl-C61-butyric acid methyl ester (PCBM) active layer (ATL) was investigated by varying their relative ratio in the organic solar cells (OSCs). With the help of the UV/visible spectrophotometer, optical microscopy and scanning electron microscope, we found that the cluster of PCBM at the interface or surface was affected by Al cathode, the composition of the blends and thermal annealing. The disc-like shape crystals of PCBM substituted for the needle-like ones at higher PCBM compositions at the ATL/Al interface, which led to stronger contacts and bigger contact area. It could make short circuit current density increase, but may affect the blend morphology and result in parallel resistance and open circuit voltage decreased with the PCBM ratio increasing from 40 to 60%. The microstructure of the P3HT:PCBM ATL, determined by the composition dependent phase separation, supported the optimized performance of the OSCs with the composition of 40-50% PCBM.     

双电子传输层结构硫硒化锑太阳电池的界面特性优化

硫硒化锑薄膜太阳电池因其制备方法简单、原材料丰富无毒、光电性质稳定等优点,成为了光伏领域的研究热点.经过近几年的发展,硫硒化锑太阳电池的光电转换效率已经突破10%,极具发展潜力.本文针对硫硒化锑太阳电池中n/i界面引起的载流子复合进行了深入研究.发现硫硒化锑太阳电池的界面特性会受到界面电子迁移能力和能带结构两方面的影响.界面电子迁移率的提高能使电子更有效地传输至电子传输层,实现器件短路电流密度和填充因子的有效提升.在此基础上,引入ZnO/Zn_1-xMg_xO双电子传输层结构能够进一步优化硫硒化锑太阳电池性能.其中,Zn_1-xMg_xO能级位置的改变可以同时调节界面和吸光层的能级分布,在Zn_1-xMg_xO导带能级为-4.2 eV,对应Mg含量为20%时,抑制载流子复合的效果最为明显,硫硒化锑太阳电池也获得了最佳的器件性能.在去除缺陷态的理想情况下,双电子传输层结构硫硒化锑太阳电池在600 nm厚时获得了20.77%的理论光电转换效率,该研究结果为硫硒化锑太阳电池...