基于氧化锌改性界面的有机太阳能电池的制备及性能研究

Abstract

有机太阳能电池由于轻质、柔性、低成本、可溶液加工等优点持续受到研究者的广泛关注。目前,提高器件的光电转换效率和稳定性能(寿命)仍然是有机太阳能电池的研究重点,也是目前制约其走向实际应用的关键因素。要获得高效稳定的有机太阳能电池,除了活性层材料之外,界面也将起到至关重要的作用。ZnO作为电子器件中常用的阴极界面材料,具有制备方法简单、稳定性好、光透过率高、合适的能级以及良好的电荷传输特性等特点。但是,在光伏器件中,基于溶液方法制备的ZnO界面仍存在一些问题。一方面,溶液法制备的纳米粒子ZnO表面缺陷多,成为电荷复合的中心;另一方面,电荷在纳米粒子中传输具有限域性,在粒子之间跳跃传输,传输性能存在不足,器件性能对界面的厚度敏感。此外,高性能有机太阳能电池研究主要集中在反向结构器件,而高效正向结构的有机太阳能电池有待开发研究。因此,我们开展了ZnO阴极界面掺杂改性的相关研究,通过以金属离子(Al~(3+))和有机分子(EDTA)的掺杂修饰为研究模型,有效钝化界面缺陷和提升电荷传输特性,在不同的有机太阳能电池体系中均获得了器件性能的提升,对光伏器件界面构建和掺杂改性的原理方法加深了理解,促进了相关研究发展。此外,通过改进方案合成无配体的ZnO以及采用新溶剂成膜,界面无需热退火除配体,有效避免活性层受热衰减以及溶剂侵蚀问题,构建并实现了高效的正向结构有机太阳电池