退火方式及PCBM阴极修饰层对聚合物太阳电池的影响

研究了不同退火方式及PCBM阴极修饰层对聚合物太阳电池性能的影响。与前退火相比,后退火的器件性能显著提高,电池的开路电压Voc由0.36V增加到0.60V,能量转换效率η从0.85%提高到1.93%,短路电流密度Jsc和填充因子FF也有不同程度的改善;在电池的活性层与Al电极间沉积一定厚度的PCBM阴极修饰层也能改善电池的性能,当PCBM厚度为3nm时,聚合物太阳电池在100mW.cm-2强度光照下,Voc为0.59V,Jsc为6.43mA.cm-2,FF为55.1%,η为2.09%。     

量子点在聚合物太阳电池中的应用

介绍了聚合物太阳电池的一般原理、性能表征,以及聚合物/量子点太阳电池结构,重点列举了有机及无机量子点在聚合物太阳电池中的应用,最后提出了改善聚合物/量子点太阳电池效率的方法。     

超薄PCBM层提高有机太阳电池效率

为研究超薄PCBM层对有机太阳电池的影响,制备了含和不含超薄PCBM层的两种不同结构的体相异质结太阳电池,电池结构分别为:ITO/PEDOT:PSS/P3HT+PCBM/PCBM/AI,ITO/PEDOT:PSS/P3HT+PCBM/Al.测试结果表明:所制备电池的开路电压分别为0.599 2V和0.572 7 V,能量转换效率分别为2.24％、1.21％,超薄PCBM层起到了电子传输的作用.     

金属表面等离激元增强聚合物太阳电池

研究了Au纳米颗粒表面等离激元增强聚噻吩(P3HT)与富勒烯衍生物(PCBM)共混体系聚合物太阳电池的光电转换效率。Au纳米颗粒表面由双十烷基二甲基溴化铵(DDAB)修饰,能够均匀分散在活性层中。研究了Au纳米颗粒的质量分数对电池性能的影响,发现质量分数为1.2%时,电池性能最佳,转换效率高达3.76%,较未掺杂的参比电池相对提高约20%。掺入Au纳米颗粒后P3HT和PCBM共混膜光吸收显著增强,从而使电池外量子效率大大增加。电池效率的提升主要归结于Au纳米颗粒表面等离激元激发所引起的近场增强。     

NPB修饰层提升聚合物太阳电池的性能

将广泛用于光伏器件的有机材料二胺(NPB)应用到光电器件中,是一种新的提升器件性能的思路。基于NPB材料的空穴传输特性,以3-己基噻吩的聚合物(P3HT)和富勒烯衍生物(PCBM)作为活性层,制备了不同阳极修饰层的太阳电池,研究了NPB修饰层对器件性能的影响。通过光照和黑暗条件下电学特性的比较以及拟合计算,分析了NPB修饰层对性能影响的内在原因,并对其厚度做了优化。结果表明:NPB厚度为5 nm时,器件的短路电流、开路电压和填充因子都有所提高。NPB修饰层可以改善界面接触,提高空穴的收集效率。     

非晶硅太阳电池的衰减与退火

讨论了影响非晶硅太阳电池稳定性的因素,介绍了改善非晶硅材料稳定性的方法,进行了非晶硅太阳电池光致衰减测试.描述了电流注入退火和热退火对非晶硅太阳电池性能的改善.     

GaAs太阳电池的质子辐照和退火效应

对AlGaAs/GaAs太阳电池进行了质子辐照和热退火实验.质子辐照的能量为325keV,辐照的剂量为5×1010-1×1013cm-2.实验结果表明,质子辐照造成了GaAs太阳电池光伏性能的退化,其中短路电流的退化比其它参数的退化更为明显.退火实验结果表明,200℃的低温退火可以使得辐照后的电池的光伏性能得以部分恢复.此外,实验结果还指出,在GaAs太阳电池表面加盖一层0.5mm的硼硅玻璃盖片可以明显地减少质子辐照对GaAs太阳电池性能的损伤.     

GaAs太阳电池的质子辐照和退火效应(英文)

对 Al Ga As/Ga As太阳电池进行了质子辐照和热退火实验 .质子辐照的能量为 32 5 ke V,辐照的剂量为 5×10 1 0— 1× 10 1 3cm- 2 .实验结果表明 ,质子辐照造成了 Ga As太阳电池光伏性能的退化 ,其中短路电流的退化比其它参数的退化更为明显 .退火实验结果表明 ,2 0 0℃的低温退火可以使得辐照后的电池的光伏性能得以部分恢复 .此外 ,实验结果还指出 ,在 Ga As太阳电池表面加盖一层 0 .5 mm的硼硅玻璃盖片可以明显地减少质子辐照对 Ga As太阳电池性能的损伤     

基于光学工程实现高效聚合物太阳电池

可再生能源可以说取之不尽用之不竭的。现阶段的技术手段达不到真正节能的目的。在我国,丰富的太阳能资源为我国发展太阳能利用相关产业提供了先天优势。但是传统的单晶硅太阳能无法实现大规模民用商业化。在这一背景之下,聚合物太阳能电池技术应运而生。聚合物太阳能电池成为目前太阳能利用领域的研究热点之一。本文说明了聚合物太阳电池机理,阐述了基于光学工程下实现高效聚合物太阳电池性能的有效措施。     

溶液加工条件对聚合物体相异质结太阳能电池性能的影响

由于有机太阳能电池具有成本低、易加工、可以制作在柔性衬底上等优点备受人们关注。文中采用了溶液旋涂的加工方法,研究了基于聚3-乙基噻吩(P3HT)与富勒烯衍生物(PCBM)共混的有机聚合物体相异质结太阳能电池。在大气条件下完成了器件的制备与测试,通过旋涂条件、质量分数、退火条件等优化提升了器件的光电特性,获得开路电压(V_oc)为0.62V,短路电流密度(J_sc)为14.97mA/cm²,填充因子(FF)为42.21%,电池效率(PCE)为3.92%的高效聚合物体相异质结太阳能电池。因此,通过对溶液加工条件的优化,可以提高薄膜质量,促进载流子传输和分离的能力。不仅可以提升有机聚合物体相异质结太阳能电池的效率,也为推进有机太阳能电池的量产化奠定了基础。     

Laser-induced crystallization and conformation control of poly(3-hexylthiophene) for improving the performance of organic solar cells

Femto-second laser irradiation on P3HT:PCBM solutions have been demonstrated to have a significant impact on the conformational structures and photovoltaic performance of the resultant thin films. The crystallinity and edge-on/face-on conformations of P3HT and the aggregation of PCBM can be manipulated by controlling the wavelength (400–800 nm) and illumination duration (1–3 h) of the lasers. Grazing incidence wide- and small-angle X-ray scattering (GIWAXS and GISAXS) have been simultaneously utilized to characterize the nanostructures of the P3HT:PCBM blend films spin-cast from pristine and laser-irradiated solutions. The results show that the crystallinity, π-π* stacking and face-on conformations of P3HT can be enhanced as a result of the laser irradiation at 500 nm for 3 h. Furthermore, the diffusion and aggregation of PCBM molecules are suppressed by the photo-induced dimerization, as evidenced by the Raman spectra of the films cast from laser-irradiated PCBM solutions. The time-resolved fluorescence decay profiles show the charge transfer efficiency is improved, which may correlate to the supramolecular ordering of the polythiophene chains and the optimized phase separation in P3HT:PCBM composite. In the P3HT:PCBM active layer of the organic solar cells, more efficient charge transport and fine interpenetrating networks can be achieved due to the improved conformational microstructures. Consequently, the short-circuit current densities and power conversion efficiencies can be enhanced in organic solar cells based on the laser-irradiation processed P3HT:PCBM solutions.     

Probing film solidification dynamics in polymer photovoltaics

Semiconducting conjugated polymers have drawn a great deal of attention over the past decade due to their solution processability and potential use in roll to roll fabrication of organic solar cells. Here, we report the effect of solvent vapor pressure on poly(3-hexylthiophene):[6,6]-phenyl C₆₁-butyric acid methyl ester (P3HT:PCBM) blade coated inverted solar cells using ZnO as the electron transporting layer and MoO₃ as the hole transporting layer. The resultant morphology and device performance are investigated for devices processed from solvents with varied vapor pressure and a mixed solvent. We report that the use of a mixed solvent system is advantageous for controlling the initial vapor pressure of the processing solution, thereby controlling the phase separated morphology between P3HT and PCBM which impacts ultimate solar cell performance.