ZnO界面调控构筑高性能有机光伏器件

发布时间：2024-03-03 13:46

　　无机氧化锌(ZnO)材料具有电子迁移率高、成本低廉、环境稳定性好、透明度高以及空穴阻挡特性优异等优势,因此常用于倒置有机光伏器件(OPVs)的阴极界面层(CIL)。溶胶-凝胶法是ZnO CIL常用的制备方法之一。然而,利用溶胶-凝胶法制备的ZnO界面存在以下两个方面的问题:较高的缺陷态密度导致较为严重的载流子复合;无机ZnO与基于有机材料的光敏层之间不兼容的化学界面不利于界面处的电子萃取。针对上述两个方面的问题,本文主要通过设计新型的界面结构、构筑复合薄膜来优化ZnO界面性质,构筑高性能的OPVs,具体内容如下:(1)利用简单的一步溶液旋涂方法制备一种具有有机/无机梯度扩散结构的新型界面层。该有机/无机梯度扩散界面层(G-ZnO/ITIC)是由无机ZnO和n型有机半导体3,9-双(2-亚甲基-(3-(1,1-二氰基亚甲基)-茚酮))-5,5,11,11-四(4-己基苯基)-二硫代[2,3-d:2,3-d]-s-茚酮[1,2-b:5,6-b]-二噻吩(ITIC)组成的。系统的实验研究表明,G-ZnO/ITIC复合膜可以优化接触界面,并且通过调控ITIC分子在阴极界面中的分布实现能级结构的...

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【部分图文】：

图1.1OPV器件的结构类型（a）单层器件、（b）平面异质结器件、（c）本体异质结器件及（d）叠层器件

南京邮电大学硕士研究生学位论文第一章绪论3图1.1OPV器件的结构类型（a）单层器件、（b）平面异质结器件、（c）本体异质结器件及（d）叠层器件目前，常用的本体异质结OPV器件的基本结构通常包括：收集自由电荷的阴/阳电极、阴极界面层（CIL）或阳极界面层（AIL）以及光吸收的有机....

图1.2（a）正置OPV器件与（b）倒置OPV器件结构的组成[9]

南京邮电大学硕士研究生学位论文第一章绪论4图1.2（a）正置OPV器件与（b）倒置OPV器件结构的组成[9]（3）阴极/阳极界面层由于透明电极ITO的WF接近-4.7eV[10]，通常高于有机光敏层材料的最高占据分子轨道（HOMO）能级，而远低于其最低未占分子轨道（LUMO）能级....

图1.3OPV器件中常用作阴/阳极界面层的有机材料的分子结构[9]

南京邮电大学硕士研究生学位论文第一章绪论5面层的部分有机材料的分子结构如图1.3所示，比如富勒烯衍生物以及聚合物材料等。在OPV器件中，由于聚（3,4-乙撑二氧噻吩）：聚苯乙烯磺酸盐（PEDOT:PSS）具有良好的透明性、高电导率和可溶液加工等特征[21]，因此常用作器件的阳极界....

图1.4本体异质结OPV器件的工作机理示意图[9]

南京邮电大学硕士研究生学位论文第一章绪论6子。优良性能的OPV器件一般具有较高的光吸收效率以及较宽的吸收光谱，从而使有机光敏层产生更多的激子。（2）激子的扩散在有机介质中，形成的激子主要通过能量传递（Frster能量传递或Dexter能量传递）的方式扩散到给体材料与受体材料的界面....

本文编号：3917875