ZnO电子传输层对有机太阳能电池性能的研究

主要采用AMPS-1D软件研究ZnO作为电子缓冲层对有机太阳能电池性能的影响。ZnO材料具有良好的导电性、光透过性和稳定性。研究发现在阴极和活性层之间插入ZnO薄膜,能有效的提高有机太阳能电池的开路电压、短路电流密度以及光电转化效率,同时减小器件内部电子和空穴的复合率。     

有机太阳能电池性能仿真研究

采用聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT∶PSS)作为有机太阳能电池阳极缓冲层,研究PEDOT∶PSS厚度对有机太阳能电池开路电压、短路电流密度、光电转化效率的影响。研究表明有机太阳能电池性能受PEDOT∶PSS厚度的制约。当PEDOT∶PSS薄膜厚度为20nm时,有机太阳能电池的光电转化效率最低;PEDOT∶PSS薄膜厚度大于20nm时,有机太阳能电池的性能随PEDOT∶PSS薄膜厚度增加而增大。     

本体异质结有机太阳能电池的短路电流数值模拟与分析

利用数值方法研究了以P3HT∶PCBM为活性材料的本体异质结有机太阳能电池的短路电流密度与带隙宽度、活性层厚度以及温度的关系。结果表明:短路电流密度随带隙宽度的增大呈线性增大;随活性层厚度的增加呈抛物线分布,在160nm附近短路电流密度有最大值;随温度升高呈线性增大趋势。     

基于P3HT的有机太阳能电池的特性研究

聚3已基噻吩（P3HT）是近年来出现的一种新型有机聚合物太阳能电池的供电子体材料。通过真空蒸镀与旋涂相结合的方法,制备了基于聚合物P3HT的结构为ITO/Buffer layer/P3HT/C60/Bphen/Ag的有机太阳能电池。测试结果表明P3HT、C60的优化厚度分别为30、40nm。如果还引入金属氧化物MoO3作为阳极缓冲层,能够明显地提高电池的开路电压,其中MoO3阳极缓冲层的优化厚度为1nm。因此,通过优化制备工艺、引入新的器件材料,能更理想地调控太阳能电池的性能参数。     

磁控溅射法制备TiO2空穴缓冲层的有机发光器件

采用磁控溅射方法在ITO表面制备了不同厚度的TiO2超薄膜用做有机发光二极管（OLEDs）的空穴缓冲层,使OLEDs（ITO／TiO2／TPD／Alq3／Al）的发光性能得到很大改善。研究TiO2缓冲层厚度对器件性能影响的结果表明,当TiO2缓冲层厚度为1nm,电流密度为100mA／cm^2时,器件的发光效率为2cd／A,比未加缓冲层器件的发光效率增加了近一倍。这是由于加入适当厚度的TiO2缓冲层限制了空穴的注入并且提高了空穴与电子注入之间的平衡。     

复合钙钛矿太阳能电池电荷传输层材料研究进展

有机无机复合钙钛矿太阳能电池因具有适合的载流子扩散长度而成为备受关注的有望获得高效率的光伏器件。复合钙钛矿材料本身不含贵金属元素,可以采用液相法或物理气相法低温制备,成本低廉,但目前应用最多的电子传输层材料TiO2需400~500℃煅烧,与柔性基底及低温制备技术适应性差;空穴传输层材料SpiroOMeTAD合成工艺复杂,价格高昂,限制了复合钙钛矿太阳能电池的开发应用。开发和研究导电性好、成本低、稳定性好的电子和空穴传输层材料是复合钙钛矿太阳能电池研究中的一个非常重要的方面。综述了复合钙钛矿太阳能电池中电荷传输层材料的研究进展及发展方向。电子传输层材料方面通过对TiO2的改性以及与石墨烯的复合,采用ZnO、石墨烯或PCBM作为电子传输层材料,以与柔性基底及低温制备技术相适应。空穴传输层材料方面,采用其它低成本、导电性高的有机p型半导体替代spiro-OMeTAD;采用无机空穴传输层材料以避免有机空穴传输层材料的老化问题,提高电池的长期稳定性;利用复合钙钛矿材料兼作吸收层与空穴传输层,制备无空穴传输层材料结构电池以降低成本,提高稳定性。     

基于新型材料PTB7-Th的串联结构聚合物太阳能电池仿真研究

采用新型给体材料PTB7-Th与受体材料PC71BM的混合层作为串联结构聚合物太阳能电池的后电池。通过光学传输矩阵理论,研究前后电池活性层厚度以及超薄金属Ag薄膜对串联器件短路电流密度的影响。结果表明:当前电池厚度为190nm、后电池厚度为90nm时,器件的短路电流密度达到最大值。通过在中间连接层引入超薄金属Ag薄膜,利用光学谐振微腔效应,实现前后电池的电流匹配,可以进一步提高串联结构聚合物太阳能电池的性能。     

添加剂DMI对PCPDTBT:PC61BM聚合物薄膜性能的影响

制备ITO/PEDOT:PSS/PCPDTBT:PC61BM聚合物薄膜,研究了成膜添加剂DMI对ITO/PEDOT:PSS/PCPDTBT:PCBM/A1的聚合物薄膜性能的影响。结果表明,成膜添加剂DMI使PCPDTBT:PCBM光敏层的吸收峰红移,所制备出的太阳能电池的性能得到大幅度提高。DMI使薄膜中产生纳米尺度的两相分离,增大了给体与受体间的界面接触,提高了光生激子的分离效率,增大了电子的迁移率和电极收集载流子的效率,从而提高了器件的性能。在强度为100 mW·cm^-2的光照下,太阳能电池的填充因子FF为0.38,能量转换效率η为2.64%,开路电压Voc为0.66 V,短路电流密度Jsc为10.42 mA·cm^-2。     

钙钛矿太阳能电池技术发展历史与现状

简要回顾了钙钛矿太阳能电池的发展历史,解释了钙钛矿太阳能电池本质上是固态染料敏化太阳能电池。介绍了钙钛矿太阳能电池的微观发电机理,结合钙钛矿太阳能电池的能级图分析讨论了钙钛矿与电子传输层和空穴传输层的能级匹配。分析总结了钙钛矿太阳能电池的光伏技术参数,包括光生电流密度、开路电压、填充因子、能量转换效率以及光伏性能的稳定性。钙钛矿太阳能电池的能量转换效率、短路电流密度和开路电压均已超过非晶硅薄膜太阳能电池,填充因子与非晶硅薄膜太阳能电池很接近。钙钛矿太阳能电池有希望实现产业化而成为下一代薄膜太阳能电池。指出了钙钛矿太阳能电池大规模市场应用在制造技术上的瓶颈即空穴传输层的造价昂贵,并综述了解决该瓶颈的最新研究工作。     

富勒烯在新型太阳能电池中的应用

新型太阳能电池包括有机太阳能电池、钙钛矿太阳能电池和量子点太阳能电池等,是一类十分有前景的光伏器件,目前有机太阳能电池和钙钛矿太阳能电池的能量转换效率分别超过了19%和25.6%。富勒烯材料具有较高的电子迁移率和良好的电子特性,被广泛应用于有机太阳能电池活性层、界面层,钙钛矿太阳能电池活性层和中间层等。在有机太阳能电池中,富勒烯材料作为活性层受体,可以提高器件电子传输能力;作为界面修饰层,可以有效降低接触电阻,抑制载流子的复合。在钙钛矿太阳能电池中,富勒烯材料作为活性层添加剂能钝化钙钛矿缺陷,抑制迟滞效应;作为中间层能优化界面形貌,促进电荷的提取与输运。本文综述了富勒烯材料在各个组成部分中的研究进展,并展望了富勒烯材料在各个组成部分中的发展前景,在此基础上,提出了未来的研究方向。     

高温后退火处理对聚合物光伏电池阴极界面层的影响

分别采用LiF和2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲咯啉(BCP)作为聚3-己基噻吩(P3HT)/[6,6]-苯基-C61-丁酸甲脂(PCBM)体系聚合物光伏电池阴极界面层,研究了高温后退火处理对不同界面层器件性能的影响。研究发现,LiF界面层的引入,在活性层和阴极界面之间形成了较强的偶极作用,从而改善了电池的性能,进一步高温热退火处理后仍能保持良好的界面作用,使器件的能量转换效率得到了进一步的提高。然而BCP界面层的引入,虽然阻挡了金属电极Al到PCBM的电子转移,导致复合减小,提高了器件的开路电压,但是在进一步高温后退火之后,BCP界面层的完整性遭到破坏,因此使得器件的能量转换效率降低。     

化学所通过分子能级的精准调控实现有机光伏效率新突破

正聚合物太阳能电池作为新兴的前沿研究领域,其能量转化效率的不断攀升主要得益于光活性层材料(包括电子给体与电子受体材料)的设计和开发。其中,通过分子结构的理性设计来调制材料的前线轨道能级是一种十分有效的提高器件开路电压的策略。近年,在中国科学院、国家自然科学基金委、北京市科委和化学所的大力支持下,化学所高分子物理与     

倒置钙钛矿太阳能电池的空穴传输层的研究进展

倒置钙钛矿太阳能电池(PSCs)具有器件结构简单、吸光系数高、迟滞效应小、良好的缺陷容忍性等优点,受到了广泛的关注。但倒置器件光电转换效率(PCE)尚有待提高,究其原因是空穴传输层(HTL)和钙钛矿层界面处的能量损失表现出相对较小的开路电压。文章综述了包括有机聚合物、无机物、尖晶石氧化物等作为空穴传输材料的相关研究进展,进一步分析了通过调节电极/空穴传输层能级使之与钙钛矿价带匹配,及通过界面修饰促进器件对载流子的注入与收集,从而提高光电转换效率的研究现状。对提高倒置钙钛矿太阳能电池性能的研究具有一定的指导意义,最后对倒置器件的应用前景进行了展望。     

空穴注入层MoO_3厚度对蓝绿色磷光OLED发光特性的影响

以mCP为磷光主体材料,BGIr1为蓝绿色磷光掺杂材料,MoO3为空穴注入材料,制备5种不同厚度的MoO3蓝绿色磷光有机电致发光器件(OLED),并研究不同厚度MoO3空穴注入层对蓝绿色磷光OLED发光特性的影响。所制器件结构为ITO/MoO3(x nm)/NPB(40nm)/mCP∶BGIr1(30nm,18%)/BCP(10nm)/Alq3(20nm)/LiF(1nm)/Al(100nm),其中18%为发光层中BGIr1的掺杂量(质量分数),x为空穴注入层MoO3的厚度。研究结果表明,本实验制备器件空穴注入层MoO3的最佳厚度为20nm。当电压为13V时,MoO3厚度为20nm器件获得最大亮度为8 617cd/cm2,当电流密度为20mA/cm2时,器件获得最大发光效率为5.7cd/A。器件在488和512nm处获得两个主发射峰,发光颜色稳定,CIE坐标为(0.19,0.21)。     

光学间隔层对聚合物太阳能电池光学性能的影响

利用传输矩阵法系统研究了光学间隔层(ZnO)对聚合物太阳能电池光学性能的影响。研究表明,光学间隔层能有效调控活性层内部的光场分布并能提高聚合物太阳能电池的工作效率。定量地研究了活性层内部在不同间隔层厚度条件下的光电场分布和吸收光谱,当活性层厚度介于50 nm与150 nm之间时间隔层厚度的变化对短路电流密度影响较为明显。通过比较不同间隔层厚度所产生的短路电流密度,得出间隔层ZnO厚度不宜超过10 nm。     

不同比例的P3HT与PCBM共混体系光电池性能分析

以P3HT(poly(3-hexylthiophene))为电子给体材料(D),PCBM([6,6]-phenyl-C61-butyricacid methyl ester)为电子受体材料(A),制成了不同比例的共混体系太阳电池。从不同比例的给体与受体材料共混体系的紫外可见光谱(UV-vis)、光荧光谱(PL)、太阳电池的光敏(PS)图及器件的光、暗导J-V图方面,详细分析了不同比例的给体与受体材料对器件性能影响。得出了当给体与受体材料质量比例为1∶1时,太阳电池的性能最好。其光电池在100 mW/cm2强度光照下,其开路电压VOC为0.59 V,短路电流密度JSC为5.71 mA/cm2,填充因子FF为55.7%,能量转换效率η为1.88%。     

采用亲水性聚合物阴极界面层的聚合物太阳电池

聚合物太阳电池由于具有质量轻、柔性好、生产成本低和可能实现大面积加工的独特优势,而受到国内外学者广泛的关注,成为研究的热点。聚合物太阳电池的性能强烈依赖于活性层和界面层的性能,其中可以通过改变界面层材料的结构和调节界面层的加工工艺等方法使光伏性能得到优化。近来,亲水性聚合物作为阴极界面层实现高性能有机光电器件表现出了独特的优势和巨大的潜力。重点介绍了采用亲水性聚合物作为阴极界面层提升聚合物太阳电池性能的最新进展。引入亲水聚合物可以调节多种阴极材料的功函数来增强电子收集,对于正装和倒装两种器件结构的聚合物太阳电池,都可以提升开路电压、短路电流、填充因子3个电池参数,而显著提高聚合物太阳电池的效率。     

有机太阳能电池研究近况及发展趋势浅析

有机太阳能电池具有柔性好、价格廉、重量轻等特点,已成为光伏技术领域研究的热点之一。从电极材料、器件结构、溶剂、缓冲层选择等方面介绍了有机太阳能电池的研究现状及发展,并展望了有机太阳能电池的发展前景。     

CuSCN作为石墨烯/硅异质结太阳能电池无机界面层的数值模拟

界面工程是改善石墨烯/硅异质结太阳能电池性能的有效方法之一,但目前常用的界面材料存在价格高、稳定性差等问题.本实验采用AFORS-HET软件对石墨烯/硅太阳能电池进行数值模拟,并引入无机界面材料CuSCN实现降低电池成本、优化器件性能和稳定性的目的,研究了CuSCN界面层的作用、CuSCN层的空穴迁移率和CuSCN/n-Si的价带补偿对太阳能电池性能的影响.结果表明,引入CuSCN界面层和增加CuSCN层的空穴迁移率均有利于提高器件的光伏性能.当CuSCN/n-Si界面的价带补偿大于-0.1 eV时,CuSCN层可作为电子阻挡-空穴传输层;并且当CuSCN/n-Si界面的价带补偿为0.2 eV时,所构建的石墨烯/CuSCN/硅异质结太阳能电池模型取得了25.8％的最佳光电转换效率.本研究有助于揭示影响石墨烯/CuSCN/硅异质结太阳能电池性能的各种因素,为制备低成本、高效率的石墨烯/硅太阳能电池提供了有效途径.     

TMEP作为缓冲层增加有机发光器件的效率的研究

在有机发光器件中的发光层和阴极之间插入了稳定性好、有良好电子传输能力的苝酸四甲酯(TMEP)新型缓冲层,改善了有机电致发光器件的亮度和发光效率.在电流密度为200mA/cm2时,有缓冲层的器件B效率为0.82cd/A,没有缓冲层的器件A效率为0.14cd/A.