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     

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.     

有机聚合物受体给体复合体薄膜光伏电池性能研究

提出了用一种新的有机物－聚合物复合体薄膜制备受体给体聚合物光伏电池的思路,用于克服由于激子或极化子扩散范围短而熄灭造成的电荷分离与传输效率低的缺陷.在采用对称N,N′-二苯并咪唑3,4,9,10-四羧酸二亚酰胺和聚(2,5-二十五烷氧基对－苯撑乙烯)(ROPPV)为原材料制备成复合体薄膜,对其电学、光学及用其制作的光伏电池的性能进行了讨论.结果显示了导电聚合物－有机物复合体可代表一类新的有机半导体材料用于制造光伏电池 关键词： 有机光伏电池 有机染料 共轭聚合物 异质结     

空穴注入层对蓝色有机电致发光器件性能的影响

以DPVBi为发光层,NPB为空穴传输层,在阳极ITO和NPB之间分别插入不同的空穴注入层CuPc和PEDOT:PSS,制备了两种结构的蓝色有机电致发光器件(OLEDs):ITO/CuPc/NPB/DPVBi/BCP/Alq3/Al和ITO/PEDOT:PSS/NPB/DPVBi/BCP/Alq3/Al,研究了不同空穴注入材料对蓝色OLEDs发光性能的影响,并与没有空穴注入层的器件进行了比较.其中CuPc分别采用旋涂和真空蒸镀两种丁艺,比较了不同成膜工艺对器件发光特性的影响.结果表明:加入空穴注入层的器件比没有空穴注入层器件性能要好,其中插入水溶性CuPc的器件,其发光亮度和效率虽然比蒸镀CuPc器件要低,但比插入PEDOT:PSS 器件发光性能要好.又由于水溶性CuPc采用旋涂工艺成膜,与传统CuPc相比,制备工艺简单,所以为一种不错的空穴注入材料.     

透明导电电极对聚合物太阳能电池光学性能的影响北大核心CSCD

采用传输矩阵法研究了基于MoO3/Ag/MoO3(MAM)透明导电电极和ITO电极的聚合物太阳能电池的光学性能。分别对电池耦合层厚度、活化层厚度和金属电极进行了优化,得到了优良效率的结构。结果表明,MAM与ITO有机太阳能电池在不同活性层厚度和不同光学间隔层厚度条件下有明显的光学性能差异;对于薄活性层MAM电极器件(100nm),最大短路电流密度可达到16.85mA/cm^2,比ITO器件提高了7.3mA/cm^2,而对于厚活性层MAM电极(270nm),ITO电极器件的光学性能明显优于MAM器件;还通过改变光学间隔层LiF的厚度进行计算,得出本仿真条件下两种结构性能差异的临界光学间隔层厚度为30nm。     

高效率的有机电致发光器件

有机电致发光器件 (OL EDs)的发光机理包括电子和空穴从电极的注入、激子的形成及复合发光 ,其中 ,空穴和电子的注入平衡是非常重要的。为了平衡载流子的注入以得到高效率和稳定性好的器件 ,人们不仅使用了电子注入更为有效的 L i F/ Al[1] 和 Cs F/ Al[2 ] 等复合电极 ,同时也使用了空穴缓冲层 ,如 S.A.Van Slyke等 [3]在ITO和 NPB之间使用 Cu Pc,使得器件的稳定性得到了明显的提高 ;A.Gyoutoku等[4 ] 用碳膜使器件的半寿命超过 3 5 0 0小时 ;最近 ,Y.Kurosaka等 [5]和 Z.B.Deng[6 ]分别在 ITO和空穴传输层之间插入一薄层 Al…     

共轭聚合物作为有机光电池电子受体的特性研究

以聚3-已基噻吩(P3HT)和聚对苯亚乙烯衍生物(MDMO-PPV)作为电子给体,聚 (TQ1)作为电子受体,制备并研究了聚合物给体/聚合物受体有机光伏电池性能。当给体P3HT、受体TQ1共混质量比为1∶1时,器件性能最佳。热处理会改变薄膜形貌,导致激子扩散到达界面的距离增加和激子分离界面数量下降,进而引起器件性能下降。溶剂效应对器件性能影响不明显。研究了相似能带结构给体聚合物对MDMD-PPV光电池性能的影响,发现结晶程度较低的给体材料会进一步导致器件性能降低。     

刮涂法制备聚合物薄膜太阳能电池

系统地研究了采用刮涂法制备聚合物薄膜太阳能电池时刮涂速度和基底温度对活性层厚度以及形貌的影响。当刮涂速度增加或者基底温度降低时,由于溶液粘度和表面张力的变化导致活性层厚度增加。与旋涂方法相比,刮涂方法制备的活性层薄膜具有更小的粗糙度和精细的相分离结构,从而减少了光伏电池的漏电流并提高了填充因子。利用刮涂方法制备的聚合物太阳能电池能量转换效率达到了4.2%。     

八羟基喹啉铝取代钙作为电子传输层对聚合物太阳电池光稳定性的影响

通过选择高效窄带隙聚合物给体材料PTB7与电子受体材料PC71BM作为聚合物太阳电池的活性层,采用Glass/ITO/poly(ethylenedioxythiophene)∶polystyrene sulphonate(PEDOT∶PSS)/PTB7∶PC71BM/electron extraction layer(EEL)/Al的器件结构研究了不同EEL对器件性能及光稳定性的影响。通过采用小分子有机材料Alq3与低功函数碱金属Ca作为EEL,发现由于Ca的活泼金属特性及不稳定性,以Ca作为EEL的聚合物太阳电池的初始效率在3d之后就下降了60%;而以Alq3作为EEL的器件在空气中放置一个月之后其初始效率仅下降30%。此外,以Alq3作为EEL的器件光伏效率完全比得上传统器件中以Ca作为EEL的光伏器件。研究结果表明,Alq3是一种潜在的长寿命聚合物太阳电池的EEL材料。     

水溶性CuPc旋涂转速及退火方式对蓝色有机电致发光器件性能的影响

本文以Be(PP)₂为发光层、水溶性酞菁铜(WS-CuPc)为空穴注入层、NPB为空穴传输层,制备了结构为ITO/WS-CuPc/NPB/Be(PP)₂/LiF/Al的蓝色有机发光二极管(OLEDs).研究了WS-CuPc不同旋涂转速对器件性能的影响.并在WS-CuPc最佳旋涂转速的基础上,进一步研究了WS-CuPc薄膜不同退火方式对器件性能的影响.实验中,对WS-CuPc层采用了一种新的退火方式,即对ITO玻璃衬底先加热后旋涂WS-CuPc层,并与传统退火方式 关键词： 水溶性CuPc 蓝色有机电致发光 旋涂转速 退火方式     

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．     

Photovoltaic characteristics of hybrid MEH-PPV-nanoparticles compound

Organic solar cell research has vastly developed in recent years. These organic solar cells however are still limited to low power conversion efficiencies. This has led to the generation of photovoltaic cells based on hybrid nanoparticle-organic polymer materials. The hybrid solar cell has the potential of bridging the efficiency gap which is present in organic and inorganic semiconductor materials. This paper focuses on characterization of fabricated hybrid active layer consisting of organic polymer infused with semiconductor nanoparticles. The active layer was deposited on the substrate using the spin coating technique. Materials used in the active layer are poly (2-methoxy, 5-(2-ethyl hexyloxy) p-phenyl vinylene) MEH-PPV, cadmium telluride (CdTe) and cadmium sulphide (CdS). The fabricated solar cells with active layer of MEH-PPV only were found to have a power conversion efficiency of 0.1% for 1 W, hybrid cell with active layer of MEH-PPV/CdTe has power conversion efficiency of 0.15% for 1 W and hybrid cell with active layer of MEH-PPV/CdTe/CdS has power conversion efficiency of 0.18% for 1 W.     

基于聚多巴胺/氧化锌复合阴极缓冲层的倒置聚合物太阳能电池的研究

利用多巴胺氧化自聚合形成聚多巴胺(PDA)与ZnO结合形成PDA/ZnO复合阴极缓冲层,制备了以P3HT:PC_(61)BM为活性层的倒置结构聚合物太阳能电池,通过改变PDA的自聚合时间来分析复合阴极缓冲层对器件性能的影响.实验发现,随着PDA的自聚合时间的增加,聚合物太阳能电池的光电转换效率先增大后减小,当自聚合时间为10 min时,相应器件光伏性能达到最优值,其开路电压V_(OC)为0.66 V,短路电流密度J_(SC)为9.70 mA/cm~2,填充因子FF为68.06%,光电转换效率PCE为4.35%.器件性能改善的原因是由于PDA/ZnO复合阴极缓冲层减小了ZnO与ITO之间的接触电阻,同时PDA中存在大量的氨基有利于倒置太阳能电池阴极对电子的收集.     

利用阴极修饰层提高有机光伏电池的性能及稳定性

分别制备了以苯甲酸锂、碳酸铯和聚氧化乙烯为阴极修饰层的基于P3HT∶PCBM体系的本体异质结有机光伏电池。比较了3种阴极修饰层对器件性能及稳定性的影响。结果表明:选择合适的阴极修饰层材料是提高光电转换效率、延长电池使用寿命的可行性途径之一。纯无机阴极修饰层不能有效地阻挡氧气和水进入活性层,对于减缓器件的性能衰退效果不如有机阴极修饰层材料。有机聚合物材料可以减小漏电流的产生,开路电压和填充因子都得到很大提高,有利于提高器件的性能及稳定性。合成可溶液加工的具有极性基团的共轭聚合物材料是未来阴极修饰层的发展方向。     

阴极缓冲层对于不同惰性气氛气压退火处理的 P3HT∶PCBM光伏性能的影响

制备了基于聚(3-己基噻吩)(P3HT)与可溶性富勒烯衍生物(PCBM)共混体系的太阳能电池。通过改变活性层退火处理时惰性气氛环境的压强,在一定程度上实现对共混物相分离以及聚合物结晶度的控制,研究了LiF作为阴极缓冲层对不同压强下退火处理的器件性能的影响。实验发现,LiF层的关键作用在于稳定开路电压以及提升短路电流,从而带动转化效率整体提升。结果表明,LiF层可以改善器件活性层与金属电极接触的界面形态,而器件的最终性能则由活性层的微观形貌与电极界面形态共同决定。     

Stable organic solar cells employing MoO3-doped copper phthalocyanine as buffer layer

A stable organic solar cell with structure of ITO/buffer/donor/acceptor/cathode is presented. A thin layer (5 nm) of MoO₃-doped CuPc is adopted as the buffer in CuPc/C₆₀ organic heterojunction photovoltaic (PV) solar cells, resulting in two times longer lifetime. The surface morphology of buffer layer plays a decisive role in improving the stability.     

Improved performance of polymer solar cells by using inorganic,organic, and doped cathode buffer layers

The interface between the active layer and the electrode is one of the most critical factors that could affect the device performance of polymer solar cells. In this work, based on the typical poly(3-hexylthiophene):[6,6]-phenyl C61-butyric acid methyl ester(P3HT:PCBM) polymer solar cell, we studied the effect of the cathode buffer layer(CBL) between the top metal electrode and the active layer on the device performance. Several inorganic and organic materials commonly used as the electron injection layer in an organic light-emitting diode(OLED) were employed as the CBL in the P3HT:PCBM polymer solar cells. Our results demonstrate that the inorganic and organic materials like Cs_2CO_3, bathophenanthroline(Bphen), and 8-hydroxyquinolatolithium(Liq) can be used as CBL to efficiently improve the device performance of the P3HT:PCBM polymer solar cells. The P3HT:PCBM devices employed various CBLs possess power conversion efficiencies(PCEs) of 3.0%–3.3%, which are ca. 50% improved compared to that of the device without CBL. Furthermore, by using the doped organic materials Bphen:Cs_2CO_3 and Bphen:Liq as the CBL, the PCE of the P3HT:PCBM device will be further improved to 3.5%, which is ca. 70% higher than that of the device without a CBL and ca. 10% increased compared with that of the devices with a neat inorganic or organic CBL.     

一种采用Li3N掺杂电子注入层的底发射倒置结构OLED的制备

采用Li3N掺杂电子注入层Alq3∶Li3N,制作了一种结构为ITO/Alq3 Alq3∶Li3N/Alq3/NPB/MoO3/Al的倒置底发射有机发光器件.其中ITO玻璃作为透明阴极,金属Al作为顶部阳极,在ITO阴极与电子传输层之间加入Li3N n型掺杂层,改善了该器件的电子注入和传输能力|在Al阳极与空穴传输层之间加入MoO3缓冲层,降低了Al阳极与NPB之间较大的空穴注入势垒,改善了空穴注入能力.实验表明:此结构的倒置底发射有机发光器件性能可达到传统结构的常用有机发光器件如ITO/NPB/Alq3/LiF/Al的性能,完全可以满足非晶硅薄膜晶体管有源有机发光器件中驱动电路的匹配及性能要求.     

Inverse relation between photocurrent and absorption layer thickness in polymer solar cells

Organic solar cells based on polymer–fullerene bulk heterojunctions were optimised with respect to the short circuit photocurrent by means of optical modelling. Due to interference effects present in the thin film multilayer device, an inverse relation between active layer thickness and photocurrent was predicted and experimentally verified. Optimised photovoltaic devices yield power conversion efficiencies of 4%. (© 2007 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)