Bphen作为缓冲层对有机太阳能电池的光电性能影响

选用CuPc(酞菁酮)为供电子的材料,使用Bphen(4,7-二苯基-1,10-邻二氮杂菲)为缓冲层的材料,研究了结构为ITO/PEDOT:PSS/CuPc(20 nm)/C60(40 nm)/Bphen(x)/Ag(100 nm)的有机太阳能电池(OSC).考察OSC性能与缓冲层Bphen厚度之间的关系,优化器件的结构.在标准太阳光照条件下(AM1.5)测量器件的Ⅰ-Ⅴ特性,结果显示,太阳电池的能量转换效率与缓冲层厚度密切相关.采用高真空蒸发的方法,制作了结构为ITO/PEDOT:PSS/CuPc(20 nm)/C60(40 nm)/Bphen(x)/Ag(100 nm)的器件,器件效率随着Bphen厚度的增加先增大后变小,当厚度为0 nm时,效率为0.85%;当厚度为2.5 nm时,效率为1.22%;而当厚度为5 nm时,效率为1.69%;当厚度为7.5 nm时,效率则为0.79%,当厚度为10 nm时,效率则为0%.     

基于Re-BCP为缓冲层有机太阳能电池性能的研究

有机太阳能电池(OSCs)因成本低、质量轻、柔性 和可大面积制备等优点而被广泛关注。本文通过定向合成有机配合物Re-BCP,首次将其作 为阴极缓冲层引入到OSCs中。通过实验发现,OSCs效率与Re-BCP层厚度密切相关。在标准 太阳光照条件下,结构为ITO/CuPc(20nm)/C60(40nm)/Re-BCP(x nm)/Al(100nm)器件的效率随着Re-BCP厚度的增加先增大后变 小,当其厚为0nm时,效率为0.65%;厚为7nm时,效率为1.10%;而当厚为10nm时,效率降为0.50%。结合器件结构,探讨了器件性能提高的机理。     

缓冲层对太阳电池用ZnO:B薄膜结构及其光电性能的影响

通过优化ZnO缓冲层(buffer layer),有效地改善了由金属有机化学气相沉积(MOVCD)法制备的ZnO:B薄膜的光电特性。结果表明,"富氧"的缓冲层有效增加了ZnO:B-TCO的近红外区域透过率,使其更适应宽光谱薄膜太阳电池的发展要求。经过优化的ZnO:B,"类金字塔"状晶粒尺寸约300～500nm,波长550nm处绒度(haze)为10.8%,薄膜电子迁移率为20.7cm2/Vs,电阻率为2.14×10-3Ω.cm,载流子浓度为1.41×1020cm-3,且在400～1 500nm波长范围内的平均透过率为83%(含2mm厚玻璃衬底)。     

以ZnO为空穴缓冲层的高效率有机电致发光器件

研制了在传统双层有机电致发光器件(OLED) ITO/NPB/AlQ/Al的阳极与空穴传输层间加入ZnO缓冲层的新型器件.研究了加入缓冲层后对OLED性能的影响,并比较了新型与传统OLED的性能,结果表明,新型器件比传统器件的耐压能力有了显著提高;当电压达到7 V时,发光效率提高了35%.分析认为,ZnO缓冲层的加入,改善了界面, 减少了漏电流,并且阻碍了空穴的注入,有利于改善空穴和电子的注入平衡,提高复合效率.     

MgF2缓冲层对蓝光OLED性能的影响

为了提高蓝光有机电致发光器件(OLED)的发光性能,将MgF2缓冲层插入ITO阳极与空穴传输层NPB之间,通过优化MgF2的厚度,制备了结构为ITO/MgF2(x nm)/NPB(50nm)/DPVBi:DSA-ph(30nm)/Alq3(30nm)/LiF(0.6nm)/Al(100nm)的高性能蓝光器件。实验结果表明,MgF2厚为1.0nm时,器件性能最佳,对应的器件最大电流效率达到5.51cd/A,最大亮度为23 290cd/m2(10.5V),与没有MgF2缓冲层的标准器件相比,分别提高47.3%和25.2%。对ITO表面的功函数测量结果表明,MgF2缓冲层可以有效修饰ITO表面,降低ITO与NPB之间的势垒高度差,改善空穴的注入效率,从而导致电子和空穴的注入更加平衡,激发机制更高效,实现了高性能的蓝光发射,为实现高效而稳定的全彩显示和白光照明奠定了基础。     

低温处理的TiO2纳米颗粒薄膜作为缓冲层的有机光伏电池

通过溶胶凝胶法(sol-gel)合成了TiO₂纳米颗 粒(NPs),制备了结构为 ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PCBM/TiO₂/Al的有机太阳能电池(OSC)器件。通过优化阴极缓冲 层TiO₂NPs的 热处理温度,考察了温度以及溶剂对TiO₂NPs薄膜的光学性能、形貌结构和电学 性能的影响,并研究了其对OSC性能的影响及作用机理。实验发现,TiO₂NPs处理温度 为80℃时,器件 的效率达到了2.52%。相对于参比器件,器件的光电转换效率(PCE) 、填充因子(FF)分别提高了60%、64.7%。     

MoO3对有机太阳能电池性能影响的研究

采用MoO3作为阳极缓冲层,制备了结构为ITO/MoO3/P3HT/C60/Bphen/Ag的有机太阳能电池器件,研究了MoO3薄膜厚度对器件性能的影响。采用常用的等效电路模型,仿真计算得到MoO3缓冲层对器件串联电阻的影响。此外,测试了器件的吸收光谱,研究了MoO3缓冲层对器件光子吸收的作用。结果表明,在MoO3厚度为1 nm时,器件的短路电流密度、开路电压和填充因子都得到了提高。MoO3可以改善电极和有机层的界面接触性能,能够有效降低器件的串联电阻,提高载流子的传输和收集效率;同时,MoO3缓冲层透过率高,不会对器件的光吸收效率造成影响。     

N-I-P 单结微晶硅太阳电池中N/I 与 I/P界面缓冲层的研究与优化

采用高压RF-PECVD技术制备了本征微晶硅薄膜和n-i-p结构微晶硅太阳电池。详细研究了n-i-p微晶硅太阳电池中n/i 和 i/p 缓冲层对太阳电池性能的影响。实验结果表明,提高n/i 界面晶化率以及在i/p 界面加入非晶缓冲层均有利于太阳电池性能的提高。通过优化界面缓冲层,微晶硅单结电池和非晶硅/微晶硅叠层电池的性能得到大幅度提高。     

阴极缓冲层对m-MTDATA/BAlq有机紫外光探测器性能的影响

制备了有机紫外光探测器(OUV-PD),器件结构为I TO/m-MTDATA(30nm)/m-MTDATA:BAlq(40～60nm,1∶1)/BAlq(40nm)/LiF(1nm)/Al(100nm),并研究了施加Liq、TPBi、Bphen和Zn(4-MeBTZ)₂为阴极缓冲层时对器件性 能的影响。实验结果表明,OUV-PD光响应与阴极缓冲层厚度和电子传输性能紧密相关,在 1.05mW/cm²的波长为365nm UV光照射下,响应度最大值分别达到218mA/W、247mA/W、305mA/W 和283mA/W。     

基于CuBB为阴极缓冲层有机太阳能电池性能的研究

通过定向合成Cu(I)配合物,首次将 其作为阴极缓冲层引入到有机太阳能电池(OSCs)中。实验分析发现,OSCs的光电能量转换效 率(PCE)与CuBB层厚度紧密相关,在标准太阳 光照条件下,结构为ITO/CuPc (20nm)/C60(40nm)/CuBB (x m m)/Al (100nm)的器件PCE随着CuBB厚度的增加 先增大后变小,当厚为8nm 时PCE达到0.94%。器件性能提高的原因主要是CuBB具有良好 的电子迁移率,但厚度过大时则由于串联电阻增加及电子不能经阴极缓冲层传输而使性能降 低。     

基于NPB和Bphen的有机紫外探测器件的性能研究

有机紫外光探测器(Organic Ultraviolet Photodetector,OUV-PD)因质量轻、柔性和成本低等优点已引起广泛关注.以m-MTDATA、NPB和Bphen分别为空穴注入层、给体和受体制备了OUV-PD.器件结构为:ITO/m-MTDATA/NPB/Bphen/LiF/Al,通过优化给受体层的厚度,实现了器件的最优性能.当NPB厚度为60 nm、Bphen厚度为90 nm时器件性能最佳,在光照强度为1.05 mW/cm2、波长为365 nm的紫外光照射下,最大响应度为131 mA/W.同时,结合材料特点和器件结构讨论了工作机理.     

有机卤化物盐对钙钛矿太阳电池器件性能的影响

有机无机杂化钙钛矿已被证明是优良的光吸收材料,可用于高效率光伏领域。增大钙钛矿薄膜的晶粒尺寸和对晶界缺陷的钝化是提高太阳电池性能的重要途径。文章报道了一种简单的缺陷钝化技术,将有机卤化物盐BAI引入钙钛矿的混合阳离子中,以起到增大晶粒和钝化缺陷的作用,使钙钛矿太阳电池的光电转换效率从19.46%提升至21.56%。这种效率的提升是在不损失短路电流和填充因子的情况下,开路电压从1.04V提高到1.11V的结果。这种提升钙钛矿型太阳电池开路电压的方法,为进一步提高钙钛矿型太阳电池的光电性能提供了新的途径。     

工作温度对硅基太阳电池转换效率的影响

基于wxAMPS软件建立硅基太阳电池一维物理模型,在温控条件下分别模拟计算了单晶硅电池和非晶硅电池的输出特性,并利用太阳能综合测试平台在温控条件下测试了单晶硅和非晶硅电池的输出特性.模拟结果表明非晶硅电池在温度升高过程中的光电转换效率下降幅度显著降低,与实验结果吻合.     

有机/无机复合体异质结太阳电池

利用简单的低温工艺制备了纳米晶纤锌矿结构的ZnO,用高分辨透射电镜(HRTEM)、X射线衍射(XRD)和光致发光(PL)技术进行了表征.利用纳米晶ZnO和共轭聚合物2-甲氧基-5-(3,7.二甲基辛氧基)对苯撑乙烯(MDMO-PPV)制备了结构为ITO/PEDOT:PSS/ZnO:MDMO-PPV/Al的有机/无机复合体异质结太阳电池,作为对比,同时制备了ITO/PEDOT:PSS/MDMO-PPV/Al结构的纯有机聚合物电池.实验结果表明,添加纳米晶ZnO使其能量转换效率提高了约550倍.PL谱测试结果表明这是由于有高电子亲合能的ZnO提高了电子空穴对分离的能力.另外,光伏性能的提高可能也与ZnO引起的电子传输能力的提高有关.此外,本文分析了ZnO:MDMOPPV体异质结电池性能低于传统电池的原因,并提出了进一步提高其性能的方法.     

有机/无机复合体异质结太阳电池

利用简单的低温工艺制备了纳米晶纤锌矿结构的ZnO,用高分辨透射电镜(HRTEM)、X射线衍射(XRD)和光致发光(PL)技术进行了表征.利用纳米晶ZnO和共轭聚合物2-甲氧基-5-(3,7.二甲基辛氧基)对苯撑乙烯(MDMO-PPV)制备了结构为ITO/PEDOT:PSS/ZnO:MDMO-PPV/Al的有机/无机复合体异质结太阳电池,作为对比,同时制备了ITO/PEDOT:PSS/MDMO-PPV/Al结构的纯有机聚合物电池.实验结果表明,添加纳米晶ZnO使其能量转换效率提高了约550倍.PL谱测试结果表明这是由于有高电子亲合能的ZnO提高了电子空穴对分离的能力.另外,光伏性能的提高可能也与ZnO引起的电子传输能力的提高有关.此外,本文分析了ZnO:MDMOPPV体异质结电池性能低于传统电池的原因,并提出了进一步提高其性能的方法.     

太阳能电池用银导体浆料的研究

选择Ⅴ族及过渡族元素对银导体浆进行掺杂，使银与硅形成良好的欧姆接触。制成的银电极，达到了太阳能电池要求的全部电学参数，平均光电转换效率大于１２％。     

有机层／阴极界面修饰对体异质结聚合物太阳能电池性能的影响

通过制备四种不同结构的器件,详细分析研究了活性层／阴极界面修饰对P3HT:PCBM聚合物体异质结太阳能电池性能的影响。当在P3HT:PCBM薄膜上旋涂一层PCBM,并蒸镀0.5 nm LiF时所制备的器件的填充因子和光电转换效率都得到较大的提高。对器件的光电性能和薄膜的形貌进行深入分析,阐明界面修饰的作用机理。     

Gold(III) Corroles for High Performance Organic Solar Cells

While the use of molecular materials having long‐lived triplet excited state(s) for harvesting solar energy could be an effective approach to boost up the power conversion efficiency (PCE) of organic solar cells (OSCs), the performances of this kind of OSCs as reported in the literature are low (< 2.9% PCE attained for the vacuum‐deposited OSCs). Herein is described the realization of high performance OSCs by using gold(III) 5,10,15‐triphenylcorrole ( Au‐C1 ), gold(III) 10‐(p‐trifluoromethylphenyl)‐5,15‐diphenylcorrole ( Au‐C2 ), and gold(III) 10‐(pentafluorophenyl)‐5,15‐diphenyl‐corrole ( Au‐C3 ), as electron‐donors. These gold(III) corroles display excited state lifetimes of ≥ 25 μs and low emission quantum yields of < 0.15%. With the complexes Au‐C1 , Au‐C2 , and Au‐C3 , vacuum‐deposited OSCs, which give PCEs of 2.7%, 3.0%, and 1.8%, respectively, are fabricated. The PCE can be further boosted up to 4.0% after thermal treatment of the OSC devices. Meanwhile, a solution‐processed OSC based on Au‐C2 with a high PCE of 6.0% is fabricated. These PCE values are among the best reported for both types of vacuum‐deposited and solution‐processed OSCs fabricated with metal‐organic complexes having long‐lived excited states as electron‐donor material. The underlying mechanism for the inferior performance of the reported OSCs is discussed.     

Crumple Durable Ultraflexible Organic Solar Cells with an Excellent Power-per-Weight Performance

Ultraflexible and ultra-lightweight organic solar cells (OSCs) have attracted great attention in terms of power supply in wearable electronic systems. Here, ultrathin and ultra-lightweight OSCs, with a total thickness of less than 3 µm, with excellent mechanical properties in terms of their flexibility and ability to be stretched are demonstrated. A stabilized power conversion efficiency (PCE) of 15.5% and unprecedented power-per-weight of 32.07 W g⁻¹ at a weight of 4.83 g m⁻² is achieved, which represents one of the best-performing OSCs based on ultrathin foils substrate reported to date. The ternary strategy introduces the third component of amorphous conformation of the PC₇₁BM molecule, which can slightly reduce crystallization and aggregates without decreasing the electron mobility, thereby reducing rigidity and brittleness of the active layer. The increase in the ductility of the active layer significantly improves the mechanical flexibility of the device, resulting in over 90% retention in the PCE after 200 stretching–compression cycles. In addition, the ternary device exhibits excellent stability when stored in a N₂-filled glove box, resulting in the PCE retaining over 95% of its initial efficiency even after 1000 h. This ultraflexible and ultra-lightweight photovoltaic foils constitute a major step toward the integration of power supply into malleable electronic textiles.