退火氣壓對于P3HT∶PCBM微觀形貌及光伏性能的影響

【摘要】：通過精確設定不同的退火環(huán)境氣壓,實現(xiàn)對P3HT(Poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl)與PCBM([6,6]-Phenyl C61butyric acid methyl ester)體系中聚噻吩結(jié)晶度以及共混相分離程度的控制,并在此基礎上制備了結(jié)構(gòu)為ITO/PEDOT∶PSS/P3HT∶PCBM/Al的正型光伏器件。在允許的壓強設定范圍內(nèi),器件各項性能參數(shù)均隨退火環(huán)境壓強的增大表現(xiàn)出先升高后下降的變化規(guī)律,并統(tǒng)一于氣壓設定為1 500mTorr時獲得最大值。從活性層的紫外-可見(UV-Vis)吸收光譜中發(fā)現(xiàn)P3HT在510nm吸收峰以及550和600nm肩峰附近的吸收強度隨退火氣壓升高而增大,在氣壓為1 500mTorr時達到最高,吸收強度的提升源于聚合物分子π—π堆疊的增加。原子力顯微鏡(AFM)進一步分析結(jié)果表明,高氣壓環(huán)境(1 000mTorr)能夠促進P3HT∶PCBM共混組分在退火過程中形成較大程度的相分離,而當環(huán)境壓強合適時(1 500mTorr)適度的相分離利于聚合物形成良好有序結(jié)晶,從而能夠提升活性層內(nèi)部載流子傳輸能力,保證較高的短路電流與填充因子,制備的器件也因此表現(xiàn)出良好的光伏性能,光電轉(zhuǎn)化效率達到3.56%。 【作者單位】： 北京理工大學光電學院;北京交通大學發(fā)光與光信息技術(shù)教育部重點實驗室;
【關鍵詞】： 聚合物太陽能電池 退火壓強 相分離
【基金】：國家自然科學基金項目(10904002) 教育部留學回國基金項目(20110432001) 北京理工大學校優(yōu)秀青年教師計劃項目(2009Y0408)資助
【分類號】：TM914.4
【正文快照】： 引言聚合物太陽能電池(PSC)由于其成本低、無污染、可實現(xiàn)柔性以及易量產(chǎn)等優(yōu)點成為解決能源危機的熱點研究問題之一[1]。在當下報道的眾多聚合物光伏材料中,以共軛聚噻吩P3HT作為給體,富勒烯衍生物PCBM作受體的共混體系是近十年PSC研究發(fā)展中最具代表的組合之一[2]。在P3HT∶

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