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利用溶剂DMF处理聚合物太阳能电池的PEDOT:PSS阳极缓冲层提高能量转换效率

         

摘要

N, N-dimethyl formamide (DMF), an organic solvent, was used to treat poly ( 3, 4-ethylenedioxythio-phene): poly (styrene sulfonate) (PEDOT: PSS) anode buffer layer, in poly (3-hexylthiophene) (P3HT): [6, 6]-phenyl C61-butyric acid methyl ester (PCBM) polymer solar cells,resulting in significant enhancement of power conversion efficiency (PCE). There are mainly two ways for treating PEDOT:PSS anode buffer layer: mixing the original PEDOT:PSS solution 4 : 1 (v/v) with DMF solvent, and, directly spin-coating DMF solvent on PEDOT:PSS anode buffer layer fabricated using the original solution. Power conversion efficiency of the latter was enhanced significantly, and the PCE of the ITO/PEDOT:PSS/P3HT: PCBM/A1 polymer solar cell device by using DMF-treated (3 000 rpm) PEDOT:PSS increased by 35% (from 3.16% to 4.27%). In order to explore the mechanism of PCE enhancement of polymer solar cells. The Ⅰ-Ⅴ curve of a solar cell under illumination and in the dark, and the incident photon-to-current collection efficiency (IPCE) spectra; transmittance, conductivity and surface morphology of PEDOT:PSS buffer layer; UV-visible absorption and surface morphology of P3HT: PCBM active layer were studied. The results show that conductivity improvement and surface morphology changes of PEDOT:PSS buffer layer improve hole extraction and collection. Surface morphology changes of P3HT: PCBM layer improve optical absorption enhancement of the active layer and the electron collection.%通过有机溶剂N,N-二甲基甲酰胺(DMF)处理P3HT:PCBM聚合物太阳能电池的PEDOT:PSS阳极缓冲层,能量转换效率得到了很大程度提高.DMF处理PEDOT:PSS阳极缓冲层主要有以下两种方式:①DMF 11∶4(v/v)混合原始的PEDOT:PSS溶液;②直接旋涂DMF在PEDOT:PSS阳极缓冲层上.其中后者的效果最为显著,器件结构为ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PCBM/Al的电池通过直接旋涂DMF(3 000 rpm)处理PEDOT:PSS阳极缓冲层后,电池效率由3.16%提高到4.27%,提高幅度为35%.为了探究电池能量转换效率提高的机理,我们测试表征了电池在光照和暗态下的I-V特性曲线及外量子效率(IPCE)光谱,PEDOT:PSS薄膜的透光性、导电性及表面形貌,光活性层P3HT:PCBM的紫外可见光吸收及表面形貌.一系列结果表明PEDOT:PSS薄膜的导电性增强及表面形貌变化有利于空穴的抽取和收集,P3HT:PCBM薄膜的表面形貌变化有利于活性层光吸收的增强和电子的收集.

著录项

  • 来源
    《中国科学技术大学学报》 |2012年第10期|775-784|共10页
  • 作者单位

    中国科学技术大学材料科学与工程系,合肥微尺度物质科学国家实验室,中国科学院能量转换材料重点实验室,安徽合肥 230026;

    中国科学技术大学材料科学与工程系,合肥微尺度物质科学国家实验室,中国科学院能量转换材料重点实验室,安徽合肥 230026;

    中国科学技术大学材料科学与工程系,合肥微尺度物质科学国家实验室,中国科学院能量转换材料重点实验室,安徽合肥 230026;

    中国科学技术大学材料科学与工程系,合肥微尺度物质科学国家实验室,中国科学院能量转换材料重点实验室,安徽合肥 230026;

  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 chi
  • 中图分类 半导体性质;
  • 关键词

    PEDOT:PSS; P3HT:PCBM; DMF; 聚合物太阳能电池; 能量转换效率;

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