退火處理提高P3HT的： PCBM聚合物太陽能電池光電性能

退火處理提高P3HT的： PCBM聚合物太陽能電池光電性能 1

實驗細節 2

結果與討論 從吸收光譜中可以觀察到聚合物薄膜經退火後，吸收峰紅移且吸收範圍明顯展寬，特別是在560和610 nm的附近看出經過120和150℃退火的聚合物薄膜在500-650納米範圍內的吸收比80℃退火處理後的更強 3

當退火溫度為120℃時，衍射強度是未經退火的2.8倍，說明適當的退火溫度可有效地改善P3HT的分子的排布方式。當退火溫度為120℃時，衍射強度是未經退火的2.8倍，說明適當的退火溫度可有效地改善P3HT的分子的排布方式。在150℃退火的條件下，聚合物薄膜衍射強度降低，下降同時電池的性能也有所 4

P3HT的：PCBM薄膜在120℃退火前後電池的開路電壓從0.32 V增大到了0.64V，短路電流密度從4.03 mA·cm-2 增大到了10.25 mA·cm-2, 5

結論 • 退火可有效提高聚合物薄膜對太陽光的吸收 • 適當溫度的退火有助於改善P3HT的分子排布方式 • 退火可以提高填充因子 6

聚合物凝固時間延長，以改善聚合物/氧化鋅奈米柱混合太陽能電池性能聚合物凝固時間延長，以改善聚合物/氧化鋅奈米柱混合太陽能電池性能 7

結構 P3HTPCBM=1:1 溶解溶液為二氯苯 150nm 240~400nm 140nm 30nm 8

結果與討論 旋轉塗佈率越慢，乾燥時間越長 (film的凝固) 顏色從橙色變成暗紫色乾燥時間增加5至54分主動層厚度從240至400nm 轉速下降從1000至400rpm 9

乾燥時間越慢，性能越好 乾燥時間最快的(5min) Voc:0.48V Jsc:8.4mA/cm2 乾燥時間最慢的(54min) Voc:0.53V Jsc:11.7mA/cm2 10

乾燥時間越長，PCE、FF越高 乾燥時間5分 PCE:1.58% FF:39% 乾燥時間54分 PCE:3.58% FF:58% 11

乾燥時間越長，Voc、Jsc越高 乾燥時間5分 Voc:0.48V Jsc:8.4mA/cm2 乾燥時間54分 Voc:0.53V Jsc:11.7mA/cm2 12

乾燥時間從1至54分 旋轉塗佈率從2400至400rpm 乾燥時間變長吸收光增加 Peck轉移至長波長區 Peck有紅移現象 13

可以明顯看出慢速乾燥比 快速乾燥有粗糙的表面粗糙的表面有較高程度的排序增加的排序分子結構關聯到電洞遷移率增加導致主動層平衡的載子傳輸 14

在快速乾燥ZnO奈米柱和polymer 之間還是有空隙存在在慢速乾燥填補了ZnO奈米柱和 Polymer的間距，因為延長了乾燥時間，溼膜有很長時間有效滲入 ZnO奈米柱 15

結論 • 在延長乾燥時間後，有效提升Voc、Jsc、FF、PCE，慢速乾燥有較強的光吸收、較粗糙的表面、ZnO奈米柱與有序的polymer之間有較好的接觸降低了Rs、提高Jsc、FF、PCE。 • 慢速乾燥雖然膜厚較厚，Rs仍低於快速乾燥 16

開發光學性質半透明陽極的P3HT:PCBM薄膜有機太陽能電池開發光學性質半透明陽極的P3HT:PCBM薄膜有機太陽能電池 17

實驗細節 18

結果與討論 Jsc明顯從4.87mA/cm2提升到 7.93mA/cm2退火溫度分別在 30度與140度效率大幅提升從0.64%提升到 2.75% 19

反射率與透射率達到最低 導致最大吸收波長為140度 20

折射率從2.03下降至1.81 消光係數從0.35提高至0.47 在退火溫度140度退火溫度140度有最好結晶度與吸收系數 21

玻璃基板/Cr(3nm)/Au(20nm) /PEDOT (30nm)/P3HT:PCBM (100nm)/Al 22

吸收取決於退火溫度 可以明顯看出退火溫度吸收系數上的差別 23

結論 • P3HT:PCBM 薄膜退火溫度變化，下降折射率降低界面反射在P3HT:PCBM和PEDOT • 上升了消光係數增加了光波吸收在主動層 • 適當的退火溫度決定了總體效率 24

退火處理提高P3HT的： PCBM聚合物太陽能電池光電性能