1 太原理工大学新型传感器与智能控制教育部重点实验室, 山西 太原 030024
2 太原理工大学物理与光电工程学院, 山西 太原 030024
3 太原理工大学新材料工程技术研究中心, 山西 太原 030024
有机太阳能电池（Polymer Solar Cell, PSC）由于具有环保低能耗、轻量低成本、柔性、可溶液加工和大面积印刷制备的综合性优势而受到广泛关注。活性层是PSC最重要的组成部分, 其形貌的调控和优化决定了器件最终的性能, 因此有必要对活性层优化工艺进行系统整理和分析。对活性层后处理工艺在PSC中应用的最新研究进展进行了综述, 包括热退火、溶剂蒸气退火、热退火与溶剂蒸气退火的组合、添加辅助层和极性溶剂辅助后处理等工艺,并就其对器件性能改善的原因和对活性层形貌优化的机理进行了分析和总结, 为PSC性能优化研究和产业化发展提供了理论依据。
有机太阳能电池 活性层 后处理工艺 polymer solar cell active layer post-treatment technology
1 沈阳建筑大学 理学院, 辽宁 沈阳 110168
2 沈阳建筑大学 机械学院, 辽宁 沈阳 110168
3 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 发光学及应用国家重点实验室, 吉林 长春 130033
采用旋涂法研制了Ag浆SC100-ZnO混合薄膜,系统研究了不同混合比例SC100∶ZnO薄膜作为电子传输层或光散射层对聚合物太阳能电池器件性能的影响, 并讨论了其中存在的物理机制。研究发现, 采用少量SC100(1%和2.5%)混合的薄膜作为光散射层, 可以提高器件的性能参数(短路电流密度和填充因子), 器件的光电转换效率分别提高了4.4%和5%。
光散射层 电子传输层 聚合物太阳能电池 light scattering layer electron transport layer polymer solar cell
1 吉林大学电子科学与工程学院 集成光电子学国家重点联合实验室, 吉林 长春130012
2 吉林师范大学 功能材料物理与化学教育部重点实验室, 吉林 四平136000
采用快速热退火对ZnO薄膜进行后处理, 制作了ITO/ZnO/PTB7∶PC71BM/MoO3/Ag结构的倒置聚合物太阳能电池, 器件能量转换效率达到了8.1%, 与传统热退火工艺相比提高了11.26%。通过原子力显微镜、扫描电子显微镜、X光衍射谱、透射光谱和荧光谱对不同退火条件下制备的ZnO薄膜进行表征和分析。结果表明, 经快速热退火处理的ZnO薄膜具有良好的c轴取向结晶特性、较大的晶粒尺寸和表面粗糙度,有效地降低了器件的串联电阻Rs, 增大了器件的短路电流Jsc和填充因子FF。
聚合物太阳能电池 快速热退火 ZnO电子传输层 能量转换效率 polymer solar cell rapid thermal annealing (RTA) electron transporting layer power conversion efficiency (PCE)
湖南工业大学 计算机与通信学院, 湖南 株洲 412007
采用超声退火方法制备了P3HT/PCBM聚合物有机太阳电池。测试结果表明: 超声退火40℃制备的电池能量转换效率最好, 最优器件的能量转换效率达到了5.16%, 这主要归因为超声退火40℃的电池薄膜内形成了片状PCBM堆积, 有效地提高了器件的电子迁移率和太阳能吸收效率。
超声退火 片状PCBM堆积 聚合物太阳电池 ultrasonic annealing lamella PCBM aggregation polymer solar cell
盐城师范学院 物理科学与电子技术学院，江苏 盐城 224000
用连续波光致吸收光谱研究了3-己基取代聚噻吩和富勒烯混合薄膜中的长寿命离域极化子和局域化极化子，不同泵浦光强度下和不同样品温度下依赖于调制频率的光致吸收信号，结果表明：在毫秒时间级离域极化子和局域化极化子均显示出受缺陷态影响的分散的双分子复合过程；离域极化子和局域化极化子的复合是热活化过程，在激光强度近似为一个太阳常量时，离域极化子和局域化极化子复合的热活化能分别是25 meV和13 meV.
聚合物太阳能电池 光致吸收 极化子 Polymer solar cell Photoinduced absorption Polarons RR-P3HT RR-P3HT PCBM PCBM
1 华南理工大学高分子光电材料与器件研究所, 广东 广州 510640
2 发光材料与器件国家重点实验室, 广东 广州 510640
采用基于传输矩阵法的光学模型及Matlab软件，模拟了以聚合物P3HTPCBM为活性层的倒装太阳能电池，并分析了模拟电池的吸光率及其内部光电场分布。探讨了厚度、入射角度以及新结构对电池光学性能的影响。模拟结果表明，电池的光吸收主要由活性层厚度决定，分别随着电子传输层和空穴传输层厚度的增加而下降。当光入射角度增大时，由于光程的增加电池的吸光率随之增加，在40°入射角时达到最大；由于其他光学作用，器件吸光率在40°入射角以后反而降低；证明了光斜入射时电场在整个器件中分布是不连续的。通过在基本结构的适当位置插入一层薄膜构成的微腔器件,由于光学共振效应能够有效提高电池的光吸收。
薄膜 吸光率 传输矩阵法 倒装聚合物太阳能电池 光电场分布
