Organic photovoltaic devices with high open-circuit voltage based on oligothiophene derivatives

For the purpose of developing organic photovoltaic devices with good performance characteristics, we have fabricated two devices using 4T-CHO, 5T-CHO and PTCDA. The ITO/4T-CHO/PTCDA/Al device has a Voc of 2.45 V and photoelectric conversion efficiency of 2.76%. The ITO/ST-CHO/PTCDA/Al device has a Voc of 2.1 3V and photoelectric conversion efficiency of 2.90%. The two devices have higher Voc （2.45 and 2.13 V）. It is possible that intennolecular hydrogen bonding between -CHO group of nT-CHO and carboxylic dianhydride of PTCDA contribute to enhance the efficiency by promoting interracial electron transfer and eliminating the subconducting band trap sites.

Flexible organic photovoltaic devices based on oligothiophene derivatives

For the purpose of developing flexible organic photovoltaic devices, we have fabricated two flexible devices using 5-formyl- 2,2′：5′,2″：5″,2′″-quaterthiophene （4T-CHO）, 5-formyl-2,2′：5′, 2″：5″,2′″：5′″,2″″-quinquethiophene （5T-CHO） and 3,4,9,10-perylenetertracarboxylic dianhydride （PTCDA）. The PET-ITO/4T-CHO/PTCDA/A1 device has an open circuit voltage （Voc） of 1.56 V, photoelectric conversion efficiency of 0.77%. The PET-ITO/5T-CHO/PTCDA/A1 device has a Voc of 1.70 V, photoelectric conversion efficiency of 0.84%. The two flexible devices have high Voc （1.56 and 1.70 V）. It is possible that intermolecular hydrogen bonding between -CHO group of nT-CHO and carboxylic dianhydride of PTCDA contributes to enhancing the efficiency by promoting interfacial electron transfer and eliminating the subconducting band trap sites.

Organic Photovoltaic Properties Based on Oligothiophenes

The ITO/5T/PCH/Al1 device has a short circuit current of 3.4 mA/cm^2, an open circuit voltage of 2.1 V, fill fact of 27.5 % and photoelectric conversion efficiency of 2.5 %.

新型有机光伏材料的制备及其光伏性能

为了研究和开发新型有机光伏材料以及提高有机光伏器件的光电转换效率,我们设计、合成了新型齐聚噻吩衍生物:5-氰基-2,2′:5′,2″-三噻吩(3T-CN)、5,5″-二氰基-2,2′:5′,2″-三噻吩(3T-2CN)、5-氰基-2,2′:5′,2″:5″,2″′-四噻吩(4T-CN)、5,5″′-二氰基-2,2′:5′,2″:5″,2″′-四噻吩(4T-2CN)、2,3,4,5-四噻吩基噻吩(XT)和2,5-(5′-氰基)噻吩基-3,4-噻吩基-噻吩(XT-2CN).以3T-CN、3T-2CN、4T-CN、4T-2CN、XT和XT-2CN分别作为电子给体材料,3,4,9,10-二萘嵌苯四甲酸二酐(PTCDA)作为电子受体材料,组装了p-n异质结有机光伏器件,器件结构为:ITO/齐聚噻吩衍生物/PTCDA/Al,对这些器件的光伏性能进行了研究.研究发现,以3T-CN、3T-2CN、4T-CN、4T-2CN、XT和XT-2CN分别作为电子给体材料的有机光伏器件的光电转换效率分别为:1.51%,2.24%,2.10%,2.74%,0.58%和0.65%.电子给体材料中-CN基团的引入可以提高器件的光电转换效率.

基于P3HT给体的单/双受体平面异质结电池性能及其介电特性

为了研究分析界面电荷等特性对器件的影响,制备了基于P3HT给体的单/双受体平面异质结(PHJ)有机太阳能电池(OPV)。首先研究了P3HT膜厚、P3HT溶剂和P3HT膜层的干燥时间对器件性能的影响。为了提高P3HT/Sub Pc PHJ电池的性能,采用双受体的三元器件结构(P3HT/Sub Nc/Sub Pc),制备了结构为ITO/PEDOT∶PSS/P3HT/Sub Nc/Sub Pc/BCP/Al的三元瀑布型OPV器件并研究了Sub Nc层厚度对其性能的影响。结果表明,在二元器件(P3HT/Sub Pc)体系中,P3HT溶于氯仿和1,2-二氯苯混合溶剂,成膜后干燥10 min退火获得的器件性能最佳。在三元器件中,随着Sub Nc厚度的增大,器件光电转换效率(PCE)先增大后减小。当Sub Nc厚度为5 nm时,器件PCE达到最大。相比于二元器件,三元器件的各项性能得到明显提升。最后,比较研究了不同厚度Sub Nc薄膜对器件介电特性的影响。

Al掺杂ZnO纳米棒的性能研究及其在太阳能电池中的应用

通过水热法制备了不同质量分数(0%,0.5%,1.0%和1.5%)的Al 3+掺杂ZnO纳米棒,扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、紫外-可见(UV-vis)吸收光谱等测试结果表明,通过这种方法得到了较为规整的ZnO纳米阵列,结晶良好、具有明显的c轴生长取向;掺杂浓度的增加对产物的形貌和晶体结构产生了明显的影响。通过瞬态光谱和面电阻测试发现,Al 3+掺杂提高了ZnO传导电子的能力。将Al 3+掺杂的ZnO纳米棒同时作为电极与电子传输层,应用于有机太阳能电池器件中,在低浓度(0.5at.%)掺杂时得到最佳的器件性能,相比于未掺杂的ZnO纳米棒,短路电流提高了30%,光电转化效率提高了50%。

齐聚噻吩及其衍生物有机光伏材料

齐聚噻吩及其衍生物具有良好的环境稳定性和优异的光电性能,是一类具有良好发展前景的有机功能材料。本文综述了近年来齐聚噻吩及其衍生物的发展状况,简述了其主要合成方法;根据结构将其分为两大类:一类是不含极性基团或仅含弱极性基团的齐聚噻吩衍生物,另一类是给体-受体型齐聚噻吩衍生物,并讨论了它们作为有机光伏材料的应用。给体-受体型齐聚噻吩衍生物由于分子内的电荷传输作用,其光物理和电化学性能均优于不含极性基团的齐聚噻吩,该类材料在小分子光伏器件中具有最高的光电转换效率(>10%)。文章最后简要分析了影响光伏器件性能的主要因素。