论文部分内容阅读
迄今为止,钙钛矿太阳能电池（PerSCs）和有机太阳能电池（OPV）被认为是最具发展潜力的两个光伏领域。其中起到电荷传输作用的n型材料对器件的光伏性能有直接的影响。高效的电子传输材料需要具有高导电性,高电子迁移率和良好的成膜性等性质。苝二酰亚胺衍生物作为典型的电子传输材料具有合成简单,价格便宜,能级可调,性质稳定等优点。因此本文选择了比较有代表性的苝二酰亚胺二聚体衍生物（Bis-PDI-T-EG）作为研究对象。但此材料与传统的富勒烯类材料相比在电荷传输能力上仍有待提高。首先,将其作为PerSCs的电子传输层（ETL）,研究了四种不同的溶剂添加剂以及石墨烯（Graphene）掺杂对Bis-PDI-T-EG电子传输性能的影响。研究发现1,8-二碘辛烷（DIO）做添加剂对薄膜形态没有明显影响,而掺杂1-氯萘（CN）、1-苯基萘（PN）和1-甲基萘（MN）三种芳香类添加剂的薄膜颗粒明显减少。随后,分别以DIO,CN,PN,MN添加剂掺杂Bis-PDI-T-EG,制备了PerSCs器件。结果表明,掺杂添加剂的器件性能均有所提高,尤其是通过使用MN作为Bis-PDI-T-EG的溶剂添加剂,性能表现最优。在添加MN的基础上,通过石墨烯掺杂Bis-PDI-T-EG进一步提高了薄膜导电率,将其作为电子传输层的平面倒置钙钛矿太阳能电池实现了15.11%的功率转换效率（PCE）,并且相比未掺杂的器件迟滞现象明显减弱,持续100 s光照下电流稳定在20.91mA·cm-2。因此,掺杂MN和石墨烯是一种高效提升苝二酰亚胺二聚体衍生物电子传输性能的方法。另一方面,将Bis-PDI-T-EG作为OPV中聚合物太阳能电池（PSC）的受体材料,研究了在PSC中不同聚合物供体对Bis-PDI-T-EG电子传输性能的影响。本文选择了PBDTTT-EFT（PCE10）和PBDB-T（PCE12）两种典型的电子供体与Bis-PDI-T-EG组合制作PSC。研究发现,PCE10的组合形成了形貌更好的薄膜,并具有更高的高电子迁移率,实现了相比PCE12更优的器件性能。因此高电子迁移率才是导致电荷有效传输和提取的关键因素。而共混物的膜形态差异决定了电子迁移率的差异,因此基于Bis-PDI-T-EG的共混膜只有具备有利的相分离形态才能实现更高的电子传输性能。