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ZnO电子传输层对于反型结构聚合物太阳电池光浴效应的影响

李畅 薛唯 韩长峰 钱磊 赵谡玲 喻志农 章婷 王岭雪

ZnO电子传输层对于反型结构聚合物太阳电池光浴效应的影响

李畅, 薛唯, 韩长峰, 钱磊, 赵谡玲, 喻志农, 章婷, 王岭雪
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  • 采用金属氧化物电子传输层(ETL)的聚合物光伏器件在制备完成之初通常性能表现低下, J-V曲线呈异常“S”形. 当器件受白光持续照射后, 该不良状况会逐渐好转, 此过程称为光浴(light-soaking). 光浴现象普遍被认为是ETL界面问题所致. 从器件结构着手, 研究了ZnO 纳米颗粒ETL相邻的两个界面在光浴问题上的作用. 制备了功能层相同的(电极除外)正型、反型器件及复合ETL结构器件, 发现光浴现象仅出现于包含ZnO/ITO界面的反型器件中, 证明该界面是导致光浴现象的主要原因. 分析认为: ZnO颗粒表面O2吸附形成的电子陷阱增加了ITO/ZnO势垒厚度, 使得光生电子无法逾越而成为空间电荷积累, 从而导致器件初始性能不佳. 器件经光照后, ETL内部受激而生的空穴电子对填补了ZnO缺陷, 提升了ETL的电荷选择性并减小了界面势垒厚度, 被束缚的光生电子得以隧穿至ITO电极, 反型器件性能最终得以改善.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 10904002, 51462003)和教育部留学回国人员科研启动基金(批准号: 20110432001)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-09-20
  • 修回日期:  2014-11-17
  • 刊出日期:  2015-04-05

ZnO电子传输层对于反型结构聚合物太阳电池光浴效应的影响

  • 1. 北京理工大学光电学院, 北京 100081;
  • 2. 河南大学, 特种功能材料教育部重点实验室, 开封 475004;
  • 3. 北京交通大学光电子技术研究所, 北京 100044
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 10904002, 51462003)和教育部留学回国人员科研启动基金(批准号: 20110432001)资助的课题.

摘要: 采用金属氧化物电子传输层(ETL)的聚合物光伏器件在制备完成之初通常性能表现低下, J-V曲线呈异常“S”形. 当器件受白光持续照射后, 该不良状况会逐渐好转, 此过程称为光浴(light-soaking). 光浴现象普遍被认为是ETL界面问题所致. 从器件结构着手, 研究了ZnO 纳米颗粒ETL相邻的两个界面在光浴问题上的作用. 制备了功能层相同的(电极除外)正型、反型器件及复合ETL结构器件, 发现光浴现象仅出现于包含ZnO/ITO界面的反型器件中, 证明该界面是导致光浴现象的主要原因. 分析认为: ZnO颗粒表面O2吸附形成的电子陷阱增加了ITO/ZnO势垒厚度, 使得光生电子无法逾越而成为空间电荷积累, 从而导致器件初始性能不佳. 器件经光照后, ETL内部受激而生的空穴电子对填补了ZnO缺陷, 提升了ETL的电荷选择性并减小了界面势垒厚度, 被束缚的光生电子得以隧穿至ITO电极, 反型器件性能最终得以改善.

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