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非晶/结晶共混对聚合物光伏电池性能的影响

彭瑞祥 陈冲 沈薇 郭颖 耿宏伟 王命泰

非晶/结晶共混对聚合物光伏电池性能的影响

彭瑞祥, 陈冲, 沈薇, 郭颖, 耿宏伟, 王命泰
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出版历程
  • 收稿日期:  2008-11-12
  • 修回日期:  2008-12-17
  • 刊出日期:  2009-09-20

非晶/结晶共混对聚合物光伏电池性能的影响

  • 1. (1)中国科学院等离子体物理研究所,合肥 230031; (2)中国科学院等离子体物理研究所,合肥 230031;中国科学院新型薄膜太阳电池重点实验室,合肥 230031;安徽建筑工业学院材料科学与工程系,合肥 230022
    基金项目: 

    中国科学院“百人计划”、国家自然科学基金(批准号:20474066)和教育部留学回国人员科研启动基金资助的课题.

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0.8V的开路电压和20μA/cm2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.

English Abstract

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