非晶/结晶共混对聚合物光伏电池性能的影响

摘要

以局域规整聚(3-己基噻吩)(P3HT)制备了TiO2/聚合物型双层结构光伏电池.利用稳态电流-电压测试和动态强度调制光电压谱,结合差热分析、吸收光谱和荧光光谱,研究了非晶支化聚亚乙基亚胺(BPEI)作为P3HT膜层的添加成分对TiO2/P3HT双层电池性能的影响.由于P3HT链的高结晶性,使得TiO2/P3HT界面接触不好,导致电池性能差.当在P3HT中共混重量比WBPEI/P3HT=1%～5%的BPEI时,电池性能得到显著改善;尤其是当WBPEI/P3HT=1%时,电池表现出近0.8 V的开路电压和20 μA/cm<'2>的短路电流.结果表明BPEI对电池性能的影响不是源于P3HT-BPEI共混体系光学性能的变化,而主要是由于其改变了TiO2/P3HT界面接触性能.BPEI对TiO2/P3HT界面接触有两个相互竞争的影响,这取决于P3HT-BPEI共混体系的组成.一方面,通过降低P3HT的结晶度和增强与TiO2表面的相互作用,改善P3HT链在TiO2表面的附着;另一方面,当BPEI含量过高时,BPEI在TiO2表面的附着量将增加,反而会阻碍P3HT与TiO2表面的接触.良好的TiO2/P3HT界面接触有利于提高激子的界面分离效率、光生电子的寿命和电池效率.本文结果有望为聚合物光伏电池性能的改善提供新的认识和方法.