搜索

文章查询

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

掺杂PEDOT ∶PSS对聚合物太阳能电池性能影响的研究

郝志红 胡子阳 张建军 郝秋艳 赵颖

掺杂PEDOT ∶PSS对聚合物太阳能电池性能影响的研究

郝志红, 胡子阳, 张建军, 郝秋艳, 赵颖
PDF
导出引用
导出核心图
  • 研究了掺杂后poly(3,4-ethylene dioxythiophene):poly(styrenesulphonic acid)(PEDOT ∶PSS)电导率的变化以及掺杂PEDOT ∶PSS薄膜对聚合物太阳能电池器件性能的影响. 实验发现,向PEDOT ∶PSS中掺入极性溶剂二甲基亚砜(DMSO)明显提高了薄膜的电导率,掺杂后的电导率最大值达到1.25 S/cm,比未掺杂时提高了3个数量级. 将掺杂的PEDOT ∶PSS薄膜作为缓冲层应用于聚合物电池 (ITO/PEDOT ∶PSS/P3HT ∶PCBM/LiF/Al) 中,发现高电导率的PEDOT ∶PSS降低了器件的串联电阻,增加了器件的短路电流,从而提高了器件的性能. 最好的聚合物太阳能电池在100 mW/cm2的光照下,开路电压(Voc)为0.63 V,短路电流密度(Jsc)为11.09 mAcm-2,填充因子(FF)为63.7%,能量转换效率()达到4.45%.
    • 基金项目: 国家高技术研究发展计划(批准号: 2009AA05Z422)、国家重点基础研究发展计划(批准号:2011CBA00705, 2011CBA00706, 2011CBA00707)和天津市应用基础及前沿技术研究计划(批准号: 08JCZDJC 22200)资助的课题.
    [1]

    Ma W L, Yang C Y, Gong X, Lee K, Heeger A J 2005 Adv. Funct. Mater. 15 1617

    [2]
    [3]

    Li G, Shrotriya V, Yao Y, Yang Y 2005 Nat. Mater. 4 864

    [4]
    [5]

    Scharber M C, Mhlbacher D, Koppe M, Denk P, Waldauf C, Heeger A J, Brabec C J 2006 Adv. Mater. 18 789

    [6]
    [7]

    Yang X N, Loos J, Veenstra S C, Verhees W J H, Wienk M M, Kroon J M, Michels M A J, Janssen R A J 2005 Nano Lett. 5 4

    [8]
    [9]

    Li G, Yao Y, Yang H C, Shrotriya V, Yang G W, Yang Y 2007 Adv. Funct. Mater. 17 1636

    [10]
    [11]

    Yu H Z, Peng J B, Zhou X M 2008 Acta Phys. Sin. 57 3898 (in Chinese) [於黄忠、彭俊彪、周晓明 2008 物理学报 57 3898]

    [12]

    Xu M, Peng J B 2010 Acta Phys. Sin. 59 2131 (in Chinese) [徐 苗、彭俊彪 2010 物理学报 59 2131]

    [13]
    [14]
    [15]

    Hoppe H, Sariciftci N S 2006 J. Mater. Chem. 16 45

    [16]

    Moliton A, Nunzi J M 2006 Polym. Int. 55 583

    [17]
    [18]
    [19]

    Riedel I, Parisi J, Dyakonov V, Lutsen L, Vanderzande D, Hummelen J C 2004 Adv. Funct. Mater. 14 38

    [20]

    Mazhari B 2006 Sol. Energy Mater Sol. Cells 90 1021

    [21]
    [22]
    [23]

    Xue J G, Uchida S, Rand B P, Forrest S R 2004 Appl. Phys. Lett. 84 3013

    [24]

    Zhang F L, Gadisa A, Inganas O, Svensson M, Andersson M R 2004 Appl. Phys. Lett. 84 3906

    [25]
    [26]

    Kim J Y, Jung J H, Lee D E, Joo J 2002 Synth. Metal. 126 311

    [27]
    [28]
    [29]

    Snait H J, Kenrick H, Chiesa M, Friend R H 2005 Polymer 46 2573

    [30]
    [31]

    Huang J, Miller P F, Wilson J S, de Mello A J, de Mello J C, Bradley D D C 2005 Adv. Funct. Mater. 15 290

    [32]
    [33]

    Crispin X, Jakobsson F L E, Crispin A, Grim P C M, Andersson P, Volodin A, van Haesendonck C, van der Auweraer M, Salaneck W R, Berggren M 2006 Chem. Mater. 18 4354

    [34]
    [35]

    Wang T J, Qi Y Q, Xu J K, Hu X J, Chen P 2005 Appl. Surf. Sci. 250 188

    [36]
    [37]

    Ko C J, Lin Y K, Chen F C, Chu C W 2007 Appl. Phys. Lett. 90 063509

    [38]

    Braun D, Heeger A J 1991 J. Electron. Mater. 20 945

    [39]
    [40]
    [41]

    Huang Y F, Inigo A R, Chang C C, Li K C, Liang C F, Chang C W, Lim T S, Chen S H, White J D, Jeng U S, Su A C, Huang Y S, Peng K Y, Chen S A, Pai W W, Lin C H, Tameev A R, Novikov S V, Vannikov A V, Fann W S 2007 Adv. Funct. Mater. 17 2902

    [42]

    Mihailetchi V D, Xie H, de Bore B, L Koster J A, Blom P W M 2006 Adv. Funct. Mater. 19 699

    [43]
  • [1]

    Ma W L, Yang C Y, Gong X, Lee K, Heeger A J 2005 Adv. Funct. Mater. 15 1617

    [2]
    [3]

    Li G, Shrotriya V, Yao Y, Yang Y 2005 Nat. Mater. 4 864

    [4]
    [5]

    Scharber M C, Mhlbacher D, Koppe M, Denk P, Waldauf C, Heeger A J, Brabec C J 2006 Adv. Mater. 18 789

    [6]
    [7]

    Yang X N, Loos J, Veenstra S C, Verhees W J H, Wienk M M, Kroon J M, Michels M A J, Janssen R A J 2005 Nano Lett. 5 4

    [8]
    [9]

    Li G, Yao Y, Yang H C, Shrotriya V, Yang G W, Yang Y 2007 Adv. Funct. Mater. 17 1636

    [10]
    [11]

    Yu H Z, Peng J B, Zhou X M 2008 Acta Phys. Sin. 57 3898 (in Chinese) [於黄忠、彭俊彪、周晓明 2008 物理学报 57 3898]

    [12]

    Xu M, Peng J B 2010 Acta Phys. Sin. 59 2131 (in Chinese) [徐 苗、彭俊彪 2010 物理学报 59 2131]

    [13]
    [14]
    [15]

    Hoppe H, Sariciftci N S 2006 J. Mater. Chem. 16 45

    [16]

    Moliton A, Nunzi J M 2006 Polym. Int. 55 583

    [17]
    [18]
    [19]

    Riedel I, Parisi J, Dyakonov V, Lutsen L, Vanderzande D, Hummelen J C 2004 Adv. Funct. Mater. 14 38

    [20]

    Mazhari B 2006 Sol. Energy Mater Sol. Cells 90 1021

    [21]
    [22]
    [23]

    Xue J G, Uchida S, Rand B P, Forrest S R 2004 Appl. Phys. Lett. 84 3013

    [24]

    Zhang F L, Gadisa A, Inganas O, Svensson M, Andersson M R 2004 Appl. Phys. Lett. 84 3906

    [25]
    [26]

    Kim J Y, Jung J H, Lee D E, Joo J 2002 Synth. Metal. 126 311

    [27]
    [28]
    [29]

    Snait H J, Kenrick H, Chiesa M, Friend R H 2005 Polymer 46 2573

    [30]
    [31]

    Huang J, Miller P F, Wilson J S, de Mello A J, de Mello J C, Bradley D D C 2005 Adv. Funct. Mater. 15 290

    [32]
    [33]

    Crispin X, Jakobsson F L E, Crispin A, Grim P C M, Andersson P, Volodin A, van Haesendonck C, van der Auweraer M, Salaneck W R, Berggren M 2006 Chem. Mater. 18 4354

    [34]
    [35]

    Wang T J, Qi Y Q, Xu J K, Hu X J, Chen P 2005 Appl. Surf. Sci. 250 188

    [36]
    [37]

    Ko C J, Lin Y K, Chen F C, Chu C W 2007 Appl. Phys. Lett. 90 063509

    [38]

    Braun D, Heeger A J 1991 J. Electron. Mater. 20 945

    [39]
    [40]
    [41]

    Huang Y F, Inigo A R, Chang C C, Li K C, Liang C F, Chang C W, Lim T S, Chen S H, White J D, Jeng U S, Su A C, Huang Y S, Peng K Y, Chen S A, Pai W W, Lin C H, Tameev A R, Novikov S V, Vannikov A V, Fann W S 2007 Adv. Funct. Mater. 17 2902

    [42]

    Mihailetchi V D, Xie H, de Bore B, L Koster J A, Blom P W M 2006 Adv. Funct. Mater. 19 699

    [43]
  • [1] 刘志方, 赵谡玲, 徐征, 杨倩倩, 赵玲, 刘志民, 陈海涛, 杨一帆, 高松, 徐叙瑢. 利用Ag2O/PEDOT:PSS复合缓冲层提高P3HT:PCBM聚合物太阳能电池器件性能的研究. 物理学报, 2014, 63(6): 068402. doi: 10.7498/aps.63.068402
    [2] 黄卓寅, 李国龙, 李衎, 甄红宇, 沈伟东, 刘向东, 刘旭. 基于透射率曲线确定聚合物太阳能电池功能层的光学常数和厚度. 物理学报, 2012, 61(4): 048801. doi: 10.7498/aps.61.048801
    [3] 徐任信, 陈 文, 周 静. 聚合物电导率对0-3型压电复合材料极化性能的影响. 物理学报, 2006, 55(8): 4292-4297. doi: 10.7498/aps.55.4292
    [4] 李国龙, 黄卓寅, 李衎, 甄红宇, 沈伟东, 刘旭. 基于光学与光—电转换模型对聚合物电池功能层厚度与性能相关性分析. 物理学报, 2011, 60(7): 077207. doi: 10.7498/aps.60.077207
    [5] 李国龙, 李进. 微纳光栅结构增强聚合物太阳能电池光吸收的研究. 物理学报, 2012, 61(20): 207204. doi: 10.7498/aps.61.207204
    [6] 李国龙, 何力军, 李进, 李学生, 梁森, 高忙忙, 袁海雯. 纳米银增强聚合物太阳能电池光吸收的研究. 物理学报, 2013, 62(19): 197202. doi: 10.7498/aps.62.197202
    [7] 宋志浩, 王世荣, 肖殷, 李祥高. 新型空穴传输材料在钙钛矿太阳能电池中的研究进展. 物理学报, 2015, 64(3): 033301. doi: 10.7498/aps.64.033301
    [8] 龚伟, 徐征, 赵谡玲, 刘晓东, 杨倩倩, 樊星. NPB阳极缓冲层对反型结构聚合物太阳能电池性能的影响. 物理学报, 2014, 63(7): 078801. doi: 10.7498/aps.63.078801
    [9] 肖正国, 曾雪松, 郭浩民, 赵志飞, 史同飞, 王玉琦. NiO透明导电薄膜的制备及在聚合物太阳能电池中的应用. 物理学报, 2012, 61(2): 026802. doi: 10.7498/aps.61.026802
    [10] 李国龙, 李进, 甄红宇. TiO2光学间隔层增强聚合物太阳能电池光吸收的分析. 物理学报, 2012, 61(20): 207203. doi: 10.7498/aps.61.207203
  • 引用本文:
    Citation:
计量
  • 文章访问数:  7069
  • PDF下载量:  824
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2010-12-21
  • 修回日期:  2011-02-08
  • 刊出日期:  2011-11-15

掺杂PEDOT ∶PSS对聚合物太阳能电池性能影响的研究

  • 1. 南开大学光电子薄膜器件与技术研究所,南开大学光电子薄膜器件与技术天津市重点实验室,南开大学光电信息技术科学教育部重点实验室,天津 300071;
  • 2. 河北工业大学信息功能材料研究所,天津 300130
    基金项目: 

    国家高技术研究发展计划(批准号: 2009AA05Z422)、国家重点基础研究发展计划(批准号:2011CBA00705, 2011CBA00706, 2011CBA00707)和天津市应用基础及前沿技术研究计划(批准号: 08JCZDJC 22200)资助的课题.

摘要: 研究了掺杂后poly(3,4-ethylene dioxythiophene):poly(styrenesulphonic acid)(PEDOT ∶PSS)电导率的变化以及掺杂PEDOT ∶PSS薄膜对聚合物太阳能电池器件性能的影响. 实验发现,向PEDOT ∶PSS中掺入极性溶剂二甲基亚砜(DMSO)明显提高了薄膜的电导率,掺杂后的电导率最大值达到1.25 S/cm,比未掺杂时提高了3个数量级. 将掺杂的PEDOT ∶PSS薄膜作为缓冲层应用于聚合物电池 (ITO/PEDOT ∶PSS/P3HT ∶PCBM/LiF/Al) 中,发现高电导率的PEDOT ∶PSS降低了器件的串联电阻,增加了器件的短路电流,从而提高了器件的性能. 最好的聚合物太阳能电池在100 mW/cm2的光照下,开路电压(Voc)为0.63 V,短路电流密度(Jsc)为11.09 mAcm-2,填充因子(FF)为63.7%,能量转换效率()达到4.45%.

English Abstract

参考文献 (43)

目录

    /

    返回文章
    返回