基于PTB7的光电器件制备及其性能的研究

来源 :太原理工大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:fuji2009
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有机太阳能电池和有机红外光探测器具有制备成本低廉、易于大面积生产、对环境污染小等优点,受到了人们的广泛关注。研究人员从高效聚合物的合成、新型器件结构的设计等方面出发,逐步提高有机太阳能电池和有机红外光探测器的性能。然而,有机太阳能电池的光电转换效率(PCE)以及其在空气中的稳定性,都无法与传统的硅基太阳能电池相媲美;有机红外光探测器也存在光响应度和光探测率不高等缺点。本文的工作主要分为两个部分:第一,通过不同极性的有机溶剂处理有机太阳能电池的空穴传输层PEDOT:PSS,提高了PEDOT:PSS的电导率,并利用处理之后的PEDOT:PSS提高了基于PTB7有机太阳能电池的效率。第二,制备了一种活性层为PTB7:CNT:PCBM的有机红外光探测器,利用有机聚合物PTB7的光生偶极子,促进碳纳米管CNT内部光生激子的解离,从而提高探测器的红外光响应度和探测率。本文的主要研究内容如下:1.利用极性较大的六种有机溶剂二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、甲酰胺、甲醇、乙醇、异丙醇,分别处理PEDOT:PSS水溶液,研究了不同极性溶剂对PEDOT:PSS的电导率产生的影响。结果表明,二甲基亚砜对PEDOT:PSS导电性的提高最为明显。2.本文选用二甲基亚砜处理PEDOT:PSS,并制备了结构为ITO/PEDOT:PSS(DMSO处理)/PTB7:PCBM/ZnO/Al的有机太阳能电池,通过优化二甲基亚砜的掺杂比例,最终使器件的光电转换效率从6.3%提高到6.5%。且器件在空气中的稳定性也得到了提升。3.制备了一种结构为ITO/PEDOT:PSS/PTB7:CNT:PCBM/ZnO/Al的有机红外光探测器。本文从活性层溶液浓度和碳纳米管的掺杂比例入手,优化了器件的性能,获得了一种高效的红外光探测器,器件在波长为1100 nm处的探测率高达2.3×1011 Jones。4.通过与结构为ITO/PEDOT:PSS/P3HT:CNT:PCBM/ZnO/Al的有机红外光探测器对比,证明了偶极聚合物PTB7中的光生偶极子可以增强器件的内建电场,从而促进了纳米碳管CNT内部光生激子的解离,并且,光生偶极子的数目与激子的解离率成正比。
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