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以醇溶性钛螯合物为阴极修饰层的高效聚合物太阳能电池
  • ISSN号:1005-0086
  • 期刊名称:《光电子.激光》
  • 时间:0
  • 分类:TB34[一般工业技术—材料科学与工程]
  • 作者机构:[1]华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室,北京102206, [2]华北电力大学能源安全与清洁利用北京市重点实验室,北京102206
  • 相关基金:基金项目:国家自然科学基金(51303052)资助项目
中文摘要:

以醇溶性的钛螯合物乙酰丙酮氧钛(TOPD)为电子收集层,聚3-己基噻吩(P3HT)为电子给体,富勒烯衍生物(PC60BM或PC70BM)为电子受体,制备了高效本体异质结聚合物太阳电池。TOPD膜是通过旋涂TOPD异丙醇溶液,然后在空气中经60℃热退火15min得到。通过优化TOPD层厚度及器件制备工艺,显著提高了聚合物太阳能电池的短路电流。通过引入TOPD电子收集层,使基于P3HT:PC60BM活性层的太阳能电池在AM1.5G、100mW·cm^-2的光照条件下光-电转换效率(PCE)由2.72%提高到3.65%。用PC70BM代替PC60BM,可以使电池的PCE进一步提高到3.96%。PCE的提升主要归结于TOPD的层的引入可以提高电子传输速率并且可以降低电池的串联电阻。除此之外,TOPD替代常用的低功率金属Ca作为阴极修饰材料,可以有效提高聚合物质太阳能电池器件的工作稳定性。

英文摘要:

An alcohol- soluble titanium chelate, Titanium (IV) oxide bis(2,4-pentanedionate) (TOPD), is used as electron collection layer instead of the low-work-function metal Ca to improve the stability of polymer solar cells (PSCs),where poly(3-hexylthiophene) (P3HT) and fullerene derivatives (PC60BM or PC70BM) are used as donor and acceptor materials. The TOPD film was prepared by spin coating TOPD isopropanol solution on the photoactive layer,and then annealing it in air at 60 ℃ for 15 min. By optimizing the thickness of TOPD layer and the device fabrication process, the Jsc of the PSCs can be significantly improved. By introducing TOPD as electron collection layer, the PCE of the P3HT: PC60BM-based PSCs can be enhanced from 2. 72% to 3.65% under the illumination of AM1.5G, 100 mW ·cm-2. When using PC70 BM instead of PC60 BM as donor,the PCE of the device can be further improved to 3.96%. The improvement in device performance can be mainly attributed to the enhancement in electron mobility and the decrease in the series resistance of the device upon insertion of TOPD buffer layer. In addition,PSCs with the TOPD cathode buffer layer exhibit a much higher stability and longer lifetime compared with the devices using Ca as cathode. The results indicate that the TOPD is a promising electron collection layer for PSCs.

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期刊信息
  • 《光电子.激光》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:天津市教育委员会
  • 主办单位:天津理工大学 中国光学学会
  • 主编:巴恩旭
  • 地址:天津市西青区宾水西道391号
  • 邮编:300384
  • 邮箱:baenxu@263.net baenxu@aliyun.com
  • 电话:022-60214470
  • 国际标准刊号:ISSN:1005-0086
  • 国内统一刊号:ISSN:12-1182/O4
  • 邮发代号:6-123
  • 获奖情况:
  • 中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:16551