光学学报, 2012, 32 (5): 0531001, 网络出版: 2012-04-01   

免光学间隔层的高效聚合物太阳能电池

High-Efficiency Polymer Solar Cells without Optical Spacer
作者单位
河北大学物理科学与技术学院, 河北 保定 071002
摘要
使用相对聚(3乙基噻吩)(P3HT)具有更低能带结构的聚{[9-(1辛基壬基)-9H-咔唑-2,7-2基]-2,5-噻吩二基-2,1,3-苯并噻二唑-4,7-二基-2,5噻吩二基}(PCDTBT)作为电子给体材料和较C60衍生物(PC60BM)具有更广光谱吸收能力的C70衍生物(PC70BM)作为电子受体材料构建共混体系活性层,制备有机聚合物太阳能电池。通过控制活性层薄膜生长速度、环境得出在N2环境中静置10 min时聚合物电池达到了5.65%的高光电转换效率(PCE)。然后,通过进一步优化活性层薄膜厚度短路电流密度大幅提升至14.2 mA/cm2,PCE达到5.84%。结果表明,在不使用TiOx等光学间隔层的情况下,通过控制活性层薄膜生长过程和优化活性层薄膜厚度也可以大幅增加短路电流密度,获得高的PCE。
Abstract
Orgnic polymer solar cells are fabricated with the poly [N-9′-heptadecany 1-2,7-carbazole-alt-5, 5-(4′,7′-di-2-thienyl-2′,1′,3′-benzothiadiazole)] (PCDTBT) with lower bandgap than poly (3-hexylthiophene) (P3HT) parforming as electron donor material and ([6,6]-phenyl C70-butyric acid methyl ester) (PC70BM) instead of [6,6]-phenyl-C60-butyric acid methyl ester (PC60BM), which has wider spectra absoption capability as electron accepter. The power conversion efficiency (PCE) has enhanced to 5.65% by controlling the growth rate and the environment of active layer. Then the thickness of active layer film is optimized, the PCE is improved to 5.84% with the short-circuit current density of 14.2 mA/cm2. The results demonstrate that even without optical spacer the active layer can also have a higher absoption rate and PCE with the control of growth rate and the thickness of active layer.

杨少鹏, 赵艳新, 韩凌洁, 杨启满, 韩理, 傅广生. 免光学间隔层的高效聚合物太阳能电池[J]. 光学学报, 2012, 32(5): 0531001. Yang Shaopeng, Zhao Yanxin, Han Lingjie, Yang Qiman, Han Li, Fu Guangsheng. High-Efficiency Polymer Solar Cells without Optical Spacer[J]. Acta Optica Sinica, 2012, 32(5): 0531001.

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