聚合物光伏给体材料PTO2的光物理特性研究

【作者】 柯昊坤； 温观钊； 彭军； 张成云； 陈志峰； 张伟；

【机构】 广州大学物理与材料科学学院；

【摘要】 聚合物太阳能电池具有结构实现简单、轻重量、低成本以及能很好的研制柔性电池器件等优质特点,近年来博得大家广泛关注。PTO2是当前高效聚合物光伏给体材料之一,基于该材料二元和三元光伏体系效率已分别突破14%和18%。尽管该材料在光伏器件上的表现优异,但与PTO2相关的光物理特性仍不是很清楚。故在本课题中我们以聚合物给体材料PTO2以及小分子受体材料IT-4F为研究对象,利用稳态和时间分辨光谱技术,系统的研究了PTO2材料的激发态特性,以及基于PTO2:IT-4F在添加DIO添加剂时相对于未添加时的光伏器件的界面光生动力学的区别。PTO2溶液温度依赖的稳态发光实验结果表明在利用PTO2溶液制备成薄膜前,PTO2溶液中很可能已经存在聚集状态的颗粒。温度依赖的发光光谱实验研究发现,聚合物给体PTO2的激子活化能为65.39 meV,该值远远小于0.3 eV,这意味着在驱动力远小于0.3 eV的情况下PTO2激子有很大概率发生解离。此外,时间分辨光谱技术结果表明PTO2:IT-4F共混膜中的电荷复合方式以孪生复合为主导,其电荷寿命为3051 ps。而DIO的添加则会加快PTO2:IT-4F中的载流子孪生复合速率,其寿命变为1727 ps。我们的工作可以为优化基于给体PTO2的聚合物光伏器件性能提供有一定的指导。更多还原