第31卷,第1期 光谱学与光谱分析 vol.31.no.1.pp7-11 2011年1月 Spectroscopy and Spectral Analysis January ,2011 电化学合成聚噻吩薄膜提高光伏电池的开路电压 王芸,肖立新,陈志坚,曲波,龚旗煌 北京大学物理学院,人工微结构和介观物理国家重点实验室,北京100871 摘要以铟锡氧化物(TO)/聚(3,4-亚乙二氧基)聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT :PSS)为工作电极,采用 电化学沉积法,直接在其上形成聚3-基(P3HT)薄膜其紫外可见吸收光谱的峰值约位于410nm处 吸收边延至610nm处,禁带宽度为2.04eV.测得其最高占有分子轨道(HOMO能级为5.21eV,而化学 合成P3HT的HOMO能级为5.02eV,这可能源于电化学合成聚吩的规整度比化学合成的要高。原子 力显微镜AFM形貌结果表明电化学合成的P3HT中分子排列紧密,循环伏安扫描表明此P3HT薄膜 的电化学性质稳定。采用该电化学合成的聚吩与富勒烯衍生物[6,6]-C-丁酸甲酯(PCBM)复合而成 的光伏电池的开路电压高达0.76V,这主要源于电化学合成聚HOMO能级的降低,因而揭示了提高光 伏电池开路电压的新途径 关键词光伏电池;电化学沉积聚吩开路电压 中分类号:TM914.4文献标识码:ado:10.364is00-059(211)01-007-05 次提纯。电化学聚合也同样可以获得聚噻吩等导电聚合物, 引言 与化学合成导电聚合物的方法相比,电化学聚合法不需要使 用催化剂,导电聚合物直接在电极上成膜,通过调节聚合时 139年,法国科学家Becqurel 发现了光生伏特效应,光 间就可以控制膜的厚度,是一种非常简单的成膜方法,并且 照能使半导体材料的不同部位之间产生电位差。基于这一原 避免了旋涂成膜法造成的原料浪费。电化学聚合用于光伏电 理,光伏电池开始研究并发展起来。1954年,美国贝尔实验 池已经有一些报道,如Shi等在TO上电化学聚合聚(3,4 室首次制成了实用的单晶硅光伏电池。之后多晶硅和非品硅 亚乙二氧基)(PEDOT )修饰阳极接着共聚噻吩与C60 光伏电池也发展起来,但是由于硅光伏电池的制作成本高、 用于光伏电池Kim等用PEDOT :PSS旋涂成膜修饰 工艺复杂等缺点,其应用受到了限制。除了无机半导体材料 ITO,然后电化学共聚3-辛基噻呀(P3OT)和噻吩基团修饰 的光伏电池之外,近年来有机染料敏化光伏电池和有机光伏 的PCBM,得到光伏电池的开路电压约为0.66V,光电转换 电池成为研究的热点。因为有机光伏材料有制作工艺简 效率为0.0068%。由于电化学共聚的方法不容易形成电 单、成本低廉、重量轻、可以大面积成膜、可制作成柔性薄 子受体与给体的相分离,不利于电荷的传输,因而并没有显 膜电池等特点,因...
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