有机无机杂化太阳能电池的光伏性能研究

【作者】 彭瑛； 何志群； 张智； 梁春军； John I.B.Wilson；

【机构】 北京交通大学光电子技术研究所教育部发光与光信息技术重点实验室； SUPA School of Engineering and Physical Sciences Heriot-Watt University；

【摘要】 非晶硅与有机聚合物杂化制备有机无机杂化薄膜太阳能电池可结合二者的优势成为一种新型的太阳能电池结构,且可以制备应用在柔性衬底上的柔性有机无机杂化太阳能电池。然而,由于这种有机/无机杂化结构的载流子生成、传输与界面杂化结构密切相关,机理并不清楚,大多数硅/聚合物[1]或者共轭有机分子[2]杂化的薄膜电池制备转化率不高。本实验室针对本征、n型和p型非晶硅与聚3-己基噻吩杂化的薄膜结构进行了深入研究,发现虽然器件可以得到较高的开路电压,但由于两者的载流子传输的差异,导致器件短路电流减小,效率降低[3]。本研究在前期研究基础上,针对本征、n型非晶硅与聚3,4-乙撑二氧噻吩聚苯乙烯磺酸盐杂化的薄膜结构进行杂化,采用吸收光谱、光电流谱、半导体电流电压特性分析,以及交流阻抗谱分析等手段对杂化结构电子传输等器件相关机制问题深入研究,提出有机无机杂化太阳能电池的光伏响应不高的根本原因是由于有机聚合物与非晶硅材料的载流子迁移率不匹配。在杂化结构中通过采用较高载流子迁移率的有机聚合物PEDOT:PSS,与非晶硅材料杂化生成的杂化太阳能电池的光电转换效率提高到4.78%,光电流响应峰值处于聚合物的主吸收范围[4]。更多还原