太阳能电池新型聚合物给体材料的性能研究_彭清(2)

!第$期彭!清等"太阳能电池新型聚合物给体材料的性能研究

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隙!调节能级!同时引入的共轭支链也能起到降低1VR(V能级!扩大共轭度的作用!以期达到提高开路电压$!增加短路电流密度#S$!进而提高能量转换效率#P4FKF#g0+$的目的(引入的氟原子!也可以通过增强分子间相互作用力来改善固体膜堆积状况!进而改善器件性能(本实验研究了给受体比例及膜厚'受体类型'添加剂等因素对有机太阳能电池性能的影响!研究了这些因素与器件性能之间的关系并进行优化!获得较好的结果

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'!结果与讨论

可见吸收光谱及循环伏安>ER'6!!?88RC8D紫外RFA曲线!!图$是聚合物g**R7*n在溶液中和固体膜上紫外可见吸收光谱(由图可知!在溶液中!聚合物从"%%H=到I%%H=都有很强的吸收(在溶液中!它表现出了两个吸收峰!一个是在#%$H=扁平的吸收峰!这个吸收归属于聚合物的本征吸收(另一个吸收峰在''"H=!这个吸收则归属于聚合物主链的分子内电荷转移#-0*$峰(相对于溶液吸收!!分别显示在#'#H=和!移了'$H=分子间互(膜中!聚合物在L$%!这表明聚合物图&!

聚合物g**R7*n的分子结构式7?B6&!(458FC5>EKAECFACE84Pg**R7*n

"!实!验

实验中!构筑了器件结构为-*b#"%H=$Jg**R7*n"g0c(J.?7#%6I'的太阳能电池!其中g+bV*"g//.?7作为电子注入材料!要从给受体比例'(

将经过等离子的*玻置上!$%%%E\=V*"!厚度约为"%H=(旋涂的g+bVg//%6#'%=的水溶性过滤头过滤(g-*V玻璃置于恒温干燥箱中!在&'%=?H(实验过程中!(和g0g0L&cI&c((将给体材料和受体按一定的比例混合!配制成$%=BJ=.的氯苯溶液!置于手套箱中搅拌<Y以上!必要时可加热确保溶解充分(将旋涂了g+bV*"g//并退火后的-*V玻璃传入手套箱!旋涂有机活性层(通过控制匀胶机转速制备不同膜厚的活性层!旋涂完后!将样品置于恒温加热板上&&%O退火&'=?H(退火后!将样>品置于掩模板上!传入真空蒸镀系统内!在'f&%:#g的真空度下蒸镀.?7及)5电极(

电池的性能测试仪器为e8?AY58[$L%$数字源表(所有

$

条件下S7P特性曲线皆在光源)(&6'S!光强为&%%=lJF=

图$!聚合物g**R7*n的薄膜及在氯仿溶液中的紫外R可

见吸收光谱

7?B6$!U5AE>]?458A:]?K?958>9K4E\A?4HK\8FAE>4P\45[=8E

g**R7*nP?5=>HZ?HK45CA?4H`?AY0105"

为了更好地表征聚合物g**R7*n的电化学性能!循环伏安法被用来测定其1V(V和.U(V能级(在室温氩g7气保护下!以%6&=45J.的四丁基六氟磷酸铵#cC#2L$

T

乙腈溶液作为电解液!)BJ)B作为参比电极!二茂铁T

$做内标!以&%%=3JK的扫描速率进行测定!#7FJ7FT

$的氧化还原能级相对真空能级为由于二茂铁#7FJ7F

:#6<83!所以!可以根据计算公式1V(VJ.U(V能级

4aE8Z

<,3和&&&!计算出聚合物h:8+&4HK8A:4HK8A4HK8AT#6Bh

的1V(V和.U(V能级以及能隙(图"给出的是聚合物g**R7*n的循环伏安曲线!计算结果!1V(V能级为:'6&#83!说明g**R7*n有很好的稳定性!同时合适的.U(V能级#:"6"%83$有利于激子的解离(带隙为&6<#83!这与聚合物较宽的吸收光谱很好地匹配!为获得高性能的太阳能电池提供保证(

'6"!给受体比例及膜厚对此体系下器件性能的影响

(为受体!研究了不同给以g**R7*n为给体!g0L&c

测试(材料的紫外:可见吸收光谱在安捷伦0>E[&%%紫外:可见分光光度计上获得!测试时聚合物溶液的浓度在45J.量级!聚合物薄膜的厚度在&'%H=左右(&%:'=