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有机太阳能电池电极修饰方法的研究进展_吴京京

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有机太阳能电池阴极界面层功函调控

有机太阳能电池阴极界面层功函调控

有机太阳能电池阴极界面层功函调控1. 引言有机太阳能电池，这玩意儿听起来高大上，但其实背后的原理可没那么复杂。

简单来说，它们就是用有机材料来吸收阳光，然后把这些光转化成电能，简直像是在给太阳穿上了个“发电外衣”。

不过，这其中有一个关键的部分，叫做阴极界面层，这可真是让人又爱又恨的角色。

今天，我们就来聊聊这个小家伙，顺便看看怎么调控它的功函，让有机太阳能电池更给力。

2. 阴极界面层的作用2.1 阴极界面层的定义首先，咱得弄清楚，阴极界面层到底是啥。

简单来说，它就是太阳能电池中一个重要的层，负责接收从光伏材料中产生的电子。

这一层的工作就像是一个保镖，确保电子能顺利“逃出”电池，进入外部电路。

要是这层出问题，电子就会被“扣留”，导致电池效率下降，这可就得不偿失了。

2.2 功能调控的重要性那么，调控这个阴极界面层的功函为什么这么重要呢？因为功函就像是这个层的“身份认证”，影响它如何接收和传导电子。

如果功函不合适，电子就像是进了“黑洞”，永远也出不来。

这就意味着，我们的太阳能电池效率就会大打折扣，真是让人心痛啊！所以，研究人员们一直在琢磨，如何通过各种手段调控阴极界面层的功函，让它发挥到极致。

3. 调控策略3.1 材料选择调控阴极界面层的功函，材料选择是重中之重。

比如，有机半导体材料的种类繁多，性能各异。

有些材料就像超级英雄，能提高功函，而有些则是“路人甲”，效率平平。

通过精心挑选材料，搭配不同的有机分子，就能让阴极界面层的功函更上一层楼。

真是“千里之行，始于足下”，这一步做好了，后面的事情就会简单很多。

3.2 界面工程除了材料，界面工程也是调控功函的重要手段。

就好比装修房子，墙壁、地板、窗户都得搭配得当，才能住得舒心。

在有机太阳能电池中，通过调节界面的厚度、结构和化学性质，可以实现对阴极界面层功函的优化。

这就像是给电池做了一次“整容手术”，效果立竿见影，效率大幅提升。

4. 未来展望4.1 新材料的探索在未来，随着科技的不断发展，我们还会看到更多新材料的出现。

界面偶极层修饰有机太阳能电池的性能及机理的研究-精选文档

界面偶极层修饰有机太阳能电池的性能及机理的研究-精选文档

偶极修饰材料成膜工艺的优化
形成自极化薄膜，无需外加电场极化，减少偶极材料处理时间及对器件的电学损害。
拟解决的关键科学问题
偶极修饰材料和有机半导体材料、金属电极界面 处的激子分裂与电荷转移的动力学问题
影响太阳能电池性能的关键区域之一是其界面。 已有的文献仅有偶极材料对器件性能的影响，很少涉及到其是如何影 响器件性能的这一本质问题；处于两层薄膜中间的微观过程的观察是 一个难点，也是我们要解决的关键科学问题。

太阳能电池的性能测试
利用太阳能模拟器和电流-电压法，测试太阳能电池的各项性能指标。
电容-电压(C-V)
模拟计算光强分布
利用数学软件模拟薄膜内光强分布
开尔文探针显微镜(KFM) 模拟光强分布
可行性分析
有机半导体材料和偶极材料选择可行
PCBM和P3HT的研究十分广泛，其成膜技术十分成熟，器件性能稳定，因 此可以很大程度上减少机理研究中的不确定性因素，同时得到较高的性能。
应用上，通过加入偶极修饰层，提高有机太阳能电池的开 路电压、短路电流以及光电转换效率等性能指标，同时优 化修饰层处理工艺，得到高效率、低成本、易加工的有机
太阳能电池。
研究内容
具有偶极材料修饰的有机太阳能电池的制备
制备高稳定性的有机太阳能电池。
偶极修饰材料在太阳能电池中的工作机理研究
偶极矩是通过什么途径影响器件的VOC和JSC，它们之间存在这什么样 的内在联系等方面，还不是十分清晰。
需要通过外加电场使薄膜极化后才能实现对于器 件性能的调节
极化过程需要消耗大量的时间； 对于器件本身就是一种损害。
研究目标
机理上，研究载流子在偶极修饰材料界面上的微观过程，

有机太阳能电池电极修饰方法的研究进展

有机太阳能电池电极修饰方法的研究进展

有机太阳能电池电极修饰方法的研究进展吴京京;程东明;申小丹;余振芳【摘要】20世纪以来,能源问题日益成为制约世界经济发展的瓶颈.人们逐渐把目光投向可再生无污染能源,诸如太阳能、风能、生物能、潮汐能等可循环利用资源,其中太阳能的应用前景最为广阔,把太阳能转化为电能已成为现实.文章重点研究提高有机光伏电池效率的电极修饰方法,主要介绍了有机太阳能电池阴阳两极界面修饰的材料和方法,同时阐述了新的阳极材料和电池结构模型即反型倒置太阳能电池的研究进展情况,通过大量的理论和实验证明,电极修饰可极大地提高器件的光电转换效率、寿命和稳定性.【期刊名称】《电子与封装》【年(卷),期】2010(010)010【总页数】6页(P38-43)【关键词】有机太阳能电池;电极修饰;光电转换效率【作者】吴京京;程东明;申小丹;余振芳【作者单位】郑州大学物理工程学院,郑州,450000;郑州大学物理工程学院,郑州,450000;郑州大学物理工程学院,郑州,450000;郑州大学物理工程学院,郑州,450000【正文语种】中文【中图分类】TM914.41 引言近年来有机太阳能电池因其化合物结构可设计性、材料重量轻、制造成本低、加工性能好、便于制造等优点而备受关注。

目前研究工作主要集中在提高光电转换效率和寿命问题上。

研究表明光电流的产生不仅依赖于激子的产生和传输特性，也依赖于有机层与电极间界面的性质，故可通过在二者之间加入修饰层来提高有机光电池的性能。

本文同时从器件的阴阳两极修饰出发和新的阳极材料、器件结构模型入手，通过大量国内外研究成果来说明电极修饰能极大地提高器件的光电转换效率、寿命和稳定性。

2 阴极修饰2.1 降低电子注入势垒器件效率偏低的主要原因是：阴极和活性层间的电子注入势垒较高，这就降低了电子注入效率，最终导致载流子注入不平衡。

为了降低电子注入势垒，需要选用低功函数的阴极材料，使得阴极的功函数和电子运输层的电子亲和势相当。

倏逝波模式下修饰化电极的太阳电池层厚优化

倏逝波模式下修饰化电极的太阳电池层厚优化

电转 化效 率 姗。此外 ， Ａ ｌ 电极 涂 布 ＨＦ上 能提 高 电 池填 充 因子 和稳 定 开路 电压 ， 修饰 层 厚度 不 同会 产 生不 同的效 果 ［ ５ ， ７ ， ８ ， １ ３ １ 。对 比 Ｌ ｉ Ｆ和 Ｎ ａ Ｆ发 现 。 Ｎ ａ Ｆ修 饰 层 对 电池 光 电 转 换 效 率 提 高 更 为 理 想 ３ １ ， 而 且 薄膜 层 厚 组 合 也会 影 响 到有 机 太 阳 电池 光 电 转换
间光 强 分 布 理 论 模 型 。 根 据 多层 薄 膜 结 构 的 有机 太 阳 能 电 池 的材 料 及 光 学特 性 ． 采 用 绒 化 入 射 面 的 方 法 引入 朗伯 漫
反 射 ，并 结 合 对 倏 逝 波 模 式 下 有 机 太 阳能 电池 光 捕 获 率 的 探 讨 ，通 过 数 值 计 算研 究 了 Ｎａ Ｆ修 饰 层 对 光 场 分布 的影 响 ，提 高 了模 型 的 光 捕 获 并得 出 了有机 太 阳能 电池 捕 获 可 见 太 阳 光 能 最 大 值 时各 层 厚 参 数 Ｇ ｌ ｍ ｓ（ １ ｍ ｍ） ／ Ｉ Ｔ Ｏ（ １ ２ ０ ｍｎ ） ／ Ｐ Ｅ ＤＯＴ： Ｐ Ｓ Ｓ （ ２ ０ ｎ ｍ） ／ ＭＤＭＯ— Ｐ Ｐ Ｖ ： Ｐ Ｃ Ｂ Ｍ（ １ ２ ０ ｎ ｍ） ／ Ｎａ Ｆ （ １ ｎ ｍ） ／ ￣ ｆ １ １ ０ ｉ ｒ ｍ） 和 电池的短路 电流为 ２ ． ７ ６ ｍＡ ／ ｃ ｍ
效率 【 。然 而 ， 这 些研 究 主要集 中在 电学 性 能上 的
机 聚 合 物 和 富勒 烯 构 成 的 本 体 异 质 结 太 阳 电池 的 激 子分 离率 更 高，光 电转换 效 率也 相应 的高 些 。但
是， 这 种 电池 会 在 有 机 活性 材 料 与 阴极之 间形 成 富

2019中科院物理研究所太阳能电池研究取得进展精品教育.doc

2019中科院物理研究所太阳能电池研究取得进展精品教育.doc

中科院物理研究所太阳能电池研究取得进展基于有机分子的太阳能电池作为传统高耗费的单晶太阳能器件最具潜力的替代者，近年来受到了广泛的关注。

有机分子具有高消光系数、无毒、易合成、价格低等优势。

目前这类电池有超过13%的能源转化效率（50%太阳光照下）和较长时间的稳定性。

尽管大量实验研究揭示了有机分子太阳能电池的各方面宏观性质，如伏安特性、光谱、薄膜形态等，微观尺度上有关有机分子界面结构和能量转化机制的图像仍然欠缺。

这阻碍了人们进一步提高太阳能电池性能。

中科院物理研究所/北京凝聚态物理国家实验室（筹）表面实验室博士生焦扬、张帆、丁子敬和孟胜研究员等最近对基于有机分子的太阳能电池机理作了细致的理论和实验研究。

使用包含激发态信息的含时密度泛函理论模拟，他们发现在TiO2界面上分子的能级受界面化学键的振动所调制，从而直接影响激发态电子向半导体注入的动力学过程和效率【Phys.Chem.Chem.Phys.13,13196（2019）】。

接着，他们和清华大学任俊博士、哈佛大学E.Kaxiras教授合作，分析了有机太阳能的典型界面C60/CuPc的原子结构和电子耦合。

他们发现，界面处不同的分子排列方式（水平或垂直）对太阳光吸收性能影响不大，但对于电子能级排布却有重要作用。

其中水平排列的C60/CuPc界面两层的分子能级更为接近，比垂直排列界面提供高出0.3V左右的电压。

这对于提高太阳能转化效率有着重要影响。

结果发表在【NanoResearch5,248（2019）】。

他们进一步研究了不含金属的纯有机分子在TiO2界面上的原子结构对形成的有机染料太阳能电池效率的影响。

这类分子一般采纳Donor-π-Acceptor的结构，大多通过氰基丙烯（cyanoacrylic）基团与表面结合。

虽然这一类分子得到极为广泛的应用，但其吸附结构并不清楚。

此前人们普遍认为这一类有机染料与传统钌复合物染料类似，只通过羧基吸附在TiO2表面。

BDD电极修饰及其在生物传感器中的应用进展

BDD电极修饰及其在生物传感器中的应用进展

DOI ：10.19965/ki.iwt.2022-0870第 43 卷第 11 期2023年 11 月Vol.43 No.11Nov.，2023工业水处理Industrial Water Treatment BDD 电极修饰及其在生物传感器中的应用进展刘立娜，马雪姣，韩严和，徐晗，王楠楠（北京石油化工学院环境工程系，北京 102617）[ 摘要 ] 生物传感器已被广泛应用于对痕量有机物和生物大分子等物质的检测中，提高生物传感器的检测准确性、检测范围、灵敏度等检测性能是近年来的重点研究内容。

掺硼金刚石（BDD ）电极基于其优异的物化性质，是目前生物传感器理想的基底材料之一，但其存在价格昂贵、传感性能不高等问题，而化学修饰是提高BDD 电极传感性能的有效途径。

系统论述了吸附法、共价键结合法和电沉积法3种当前主流的BDD 基底修饰方法，在阐述其反应机理的基础上，总结了不同方法所修饰的BDD 电极在生物传感器中的应用，并深入分析了各修饰方法的优势和不足。

最后，总结了BDD 电极作为基底材料应用于生物传感器领域中存在的问题，并展望了未来的重点发展方向，以期为BDD 电极的修饰和潜在的实际应用提供新思路。

［关键词］ 掺硼金刚石电极；表面修饰；生物传感器；复合材料［中图分类号］ TQ050.4；X703 ［文献标识码］A ［文章编号］ 1005-829X （2023）11-0066-12Modification of BDD electrode and its application progress in biosensorLIU Li ’na ，MA Xuejiao ，HAN Yanhe ，XU Han ，WANG Nannan（Department of Environmental Engineering ，Beijing Institute of Petrochemical Technology ，Beijing 102617，China ）Abstract ：Biosensors have been widely used in the detection of trace organic matter and biological macromolecules. The improvement of detection performance of biosensors ，such as accuracy ，detection range and sensitivity ，is the fo‑cus of study in recent years. Boron -doped diamond （BDD ） electrode ，based on its excellent physico -chemical prop‑erty ，is one of the ideal substrate materials for biosensors. However ，BDD electrode has also some drawbacks such ashigh price and low sensing capacity which can be improved efficiently by chemical modification. Herein ，three main modification methods of BDD substrate ，including adsorption ，covalent bonding and electrodeposition method ，weresystematically discussed. Based on the description of their reaction mechanisms ，the application of BDD electrode modified by different methods in biosensor was summarized ，and the advantages and disadvantages of each modifica‑tion method were deeply analyzed. Finally ，the problems in the application of BDD electrodes as substrate materialsin the field of biosensors were summarized ，and the main development directions were prospected. It is hoped to pro‑vide new ideas for the modification and potential practical application of the BDD electrode.Key words ：boron -doped diamond electrode ；surface modification ；biosensor ；composite material随着社会的进步和工业化的快速发展，各种天然和人工合成的化学品已大量渗入全球水循环的各个环节，水污染进一步加剧水资源短缺，严重威胁水的生态循环〔1-2〕。

G阴极修饰提高聚合物太阳能电池的效率精品文档4页

G阴极修饰提高聚合物太阳能电池的效率一、引言聚合物太阳能电池必须满足高转化效率高和使用寿命长两个条件才能满足商业化应用的要求。

最近几年在聚合物太阳能电池发展的过程中，提高光电转换效率的方法主要集中在材料及其表面形貌的研究，比如新材料的研发，溶剂的选择，热处理等[1-2]，或在活性层溶液中掺杂[3-4]来提高电池的性能。

太阳能电池的寿命衰减是由于载流子在活性层与阴极接触的界面聚集引起的，所以选择合适的阴极和阴极修饰材料是提高有机聚合物太阳电池性能的重要途径。

金属AL和半导体之间引进了一层超薄的LiF绝缘层构成了MIS（金属-绝缘体-半导体）界面，改进了势垒区的情况，超薄的LiF绝缘层修饰阴极可以使阴极与受体形成欧姆接触利于电荷的收集，这可以影响载流子通过界面时的传输过程[5]。

石墨烯具有良好导电性，它的电子传输速度能达到光速的1/300，我们综合二者的优点，使其混合共同修饰阴极，提高电池的电流密度，改善电池的光电转换效率。

二、实验部分此实验制备三个聚合物太阳能电池，1号为基准电池的结构为ITO/PEDOT：Pss/P3HT：PCBM/AL，2号样品是在基准电池的基础上对AL电极进行修饰，修饰材料为LiF，3号修饰材料是掺杂3%石墨烯的LiF，三个电池用的衬底ITO的方块电阻是～25Ω/□。

实验步骤如下：（1）ITO玻璃的刻蚀及清洗：先把需要保留的ITO表面用胶条遮住，浸到盐酸中腐蚀，将其取出用水冲洗后去掉胶条。

然后，将ITO依次放入去离子水、丙酮、异丙醇、无水乙醇中分别超声清洗20min。

最后，烘干备用。

（2）PEDOT：PSS缓冲层的制备：旋涂薄膜条件为低速800rpm/s，时间为12s；高速2400rpm/s，时间为60s，旋涂成50纳米左右薄膜。

（3）P3HT：PCBM光活性层的制备：配制P3HT：PCBM重量之比为5：4浓度为24mg/ml的有机溶液；其次旋涂成100纳米左右的薄膜。

将旋涂好P3HT：PCBM的ITO放置在有盖的培养皿内，并退火处理。

染料敏化太阳能电池对电极的研究进展

(1)石墨对电极 石墨对电极[ 12] 的制备主要是采用物理涂敷法 , 再经热处 理获得 。但石墨属于层状结构 , 中间界面在一定程度上会限 制电子的传导速率 ;电极制备工艺不成熟 , 石墨与导电基低 粘结不实 , 也会增大对电极的面电阻 , 降低石墨对电极的稳 定性 。 (2)碳纳米管对电极 碳纳米管有很高的纵向导电性 , 而且比表面积大 , 催化
工作还未见文献报道 , 值得尝试 。 1 .1 .4 其它金属对电极
DSSC 的研究人员也曾尝试用其他金属材料如钯[ 9] 、不 锈钢 、铜 、铝[ 10, 11] 等作对电极 ,但它们的电性能都远不及铂对 电极 。 新的金属对电极材料及制备方法有待进一步研究 。 1 .2 非金属质对电极 1 .2 .1 碳对电极
摘要 综述 了近年来染料敏化太阳能电池对电极的种类 、特点及 制作方法 的研究 进展情 况 , 对 不同种 类对电 极的制备方法及其 优缺点进行了比较 , 指出了贵金属类对 电极的不 足 , 同时 也给出 了非金 属类对 电极的 优势 。 最后 提出 , 大力开展非金属类低价高效的对电极研究是今后染料 敏化太阳 能电池课题 研究的 一个重 要方向 , 并对 染料敏 化太阳能电池的前 景进行了展望 。
程获得的铂纳米簇制备出更高电性能的铂对电极 。 为了适应柔性 DSSC 制作 , 对铂与导电聚合物复合制备
柔性对电极的研究也越来越多 。 但是 , 铂是贵金属 , 用它制 对电极 , 必然会提高电池(尤其是在大面积 、实用化 DSS C 电 池组件中)的成本 ;同时 , 铂对电极存在着 2 个公认的问题 : (1)液态电解质和电解液对铂的腐蚀 ;(2)铂粒与导电基底的 粘着力 , 两者都极大地影响着 DSSC 的稳定性 。 于是 , 人们 在对铂电极进行深入化研究的 同时 , 又把目光转向性能更 高 、更稳定 、制作更简单 、成本更低的可替代材料上 。 1 .1 .2 金对电极

太阳能电池电极及其制备方法、太阳能电池

太阳能电池电极及其制备方法、太阳能电池
佚名
【期刊名称】《新能源科技》
【年(卷),期】2022()1
【摘要】权利要求1.一种太阳能电池电极的制备方法,其特征在于,包括:在硅片上待形成电极的区域施加Ca_(2)N二维材料溶液,然后固化,即得到太阳能电池电极。

其中,所述Ca_(2)N二维材料溶液为Ca_(2)N二维材料与有机溶剂的混合溶液。

所述Ca_(2)N二维材料由Ca3N2经高温处理制得,或所述Ca2N二维材料由
Ca_(3)N_(2)和Ca的混合物经高温处理制得。

【总页数】1页(P41-41)
【正文语种】中文
【中图分类】TM9
【相关文献】
1.富勒烯C60电沉积方法制备染料敏化太阳能电池对电极及性能分析
2.染料敏化太阳能电池过渡金属化合物对电极制备方法研究进展
3.不同二氧化钛电极制备方法对染料敏化太阳能电池性能的影响
4.专利名称:铜铟镓硒薄膜太阳能电池铜钼合金背电极及其制备方法
5.一种复合导电钼浆及应用其制备铜铟镓硒薄膜太阳能电池背电极的方法
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研究人员在此基础上进行改进，他们采用不同 的有机溶液掺杂 PEDOT:PSS 层，以实现进一步减小 PEDOT:PSS 层电导率的目的，例如用甘油或丙三醇[13] 掺杂 PEDOT:PSS 溶液，然后旋涂到 ITO 表面，通过 对I-V曲线的分析可知，PEDOT:PSS材料电导率下降， 空穴传输能力提高，ITO 与有机层的有效接触面增 大，最终使得器件能量转换效率达到 3.3%，2007 年， 台湾国立交通大学的Lin[14]在制备结构为ITO/PEDOT: PSS/P3HT:PCBM/Ca/Al 的器件时，用不同浓度的甘露 醇来掺杂 PEDOT:PSS 层，实验证明甘露醇的加入减 小了 PEDOT:PSS 层的电阻系数，并且发现浓度越高， 电阻系数就越小，这就显著地提高了器件性能。除此 以外，L.Ding[15]等人利用水溶液体系的相互作用，将
Abstract: The development of the world economy is conditioned by the shortage of energy since the twentieth century, reproducible and pollution-free energy gradually catch people’s attention. Solar power, wind energy, bioenergy, tidal power will eventually solve many of our present energy problems in recent years. In this paper, we review the various methods and materials of electrode modification of the organically solar cell. In addition, the development of the new anode materials and a new structure of solar cell which is known as inverted solar cell are discussed in this paper. In a word, the conversion efficiency, life time and stability of organic solar cell （OPV）can be improved observably by modifying the electrodes of OPV. Key words: organic solar cells; electrode modification; photoelectric conversion efficiency
除了上述多采用氟化物作为修饰层以外，也有人 采用有机层来修饰阴极减小界面间的欧姆电阻，如在 受体 PCBM（C60 的衍生物）和阴极 Al 之间加入 TIPD 缓冲层[4]，使能量转换效率达到 2.52%（AM1.5，光强 100 mW·cm-2），这与不加缓冲层相比提高了 51.8%。
为了提高电子注入效率，阴极也可采用合金电 极和多层电极，合金电极如 Mg:Ag 、Al:Li、Al:Ca、 Al:Mg 等，这些材料都是由一种性质活泼但功函数 低的金属与另一种功函数较高但性质稳定的金属组 成；多层电极如 Al/Mg、C/Al、Al/Ag[5]、Mg/Ag、Ca/ Al 等，目前也有人采用三层阴极如 NaCl/Ca/Al，并 与以 A1/LiF 为阴极的器件进行比较，发现器件的性 能有了很大程度的改善，研究表明内建电场的大小
diimide）/
TiO 2
/Al。TiO2
层不仅作为激子的阻挡层，而
且与 DMPTI 层形成第二个激子分裂界面（第一个界
面为 CuPc/DMPTI 界面）。不仅如此，Hayakawa[10]在研
究修饰层作用时认为加入 TiO 层一方面起到激子阻 x
挡层的作用，另一方面可以防止 Al 电极与有机层间
p
但这种物质性质活泼，易与空气中的氧气发生化学 反应，而且生成物还会扩散到有机层中，导致器件性 能退化和稳定性降低。
由于 Al 性质稳定，不易被氧化，因此人们普遍 选用 Al 作为阴极材料，但 Al 的功函数太高，电子注 入效率往往很差，所以一般采用化合物如 LiF、CsF、 MgF 、MgO 等绝缘缓冲层插入在 Al 电极和有机层间，
摘 要：20 世纪以来，能源问题日益成为制约世界经济发展的瓶颈。人们逐渐把目光投向可再生 无污染能源，诸如太阳能、风能、生物能、潮汐能等可循环利用资源，其中太阳能的应用前景最 为广阔，把太阳能转化为电能已成为现实。文章重点研究提高有机光伏电池效率的电极修饰方法， 主要介绍了有机太阳能电池阴阳两极界面修饰的材料和方法，同时阐述了新的阳极材料和电池结 构模型即反型倒置太阳能电池的研究进展情况，通过大量的理论和实验证明，电极修饰可极大地 提高器件的光电转换效率、寿命和稳定性。 关键词：有机太阳能电池；电极修饰；光电转换效率 中图分类号：TM914.4 文献标识码：A 文章编号：1681-1070（2010）10-0038-06
证实加入 BCP 层不仅可以减少 C60 与 Al 界面间载流
子的复合，而且有利于 C60 与 Al 层间形成欧姆接触，
同时还起到保护有机层界面态的作用。近年来，以
BCP 作为缓冲层的太阳能电池η最高已达 5.7%[7]，这
使得商业化的步伐进一步加速，但是这类电池寿命
较短。复旦大学的 Wu 等人采用 TPBI 材料替代 BCP[8]，
的界面反应，这不仅提高了器件的填充因子和开路
电压，而且器件的稳定性也得到提高。然而 Kim[11]认
为 TiO 可以作为光隔离层使用，结构如图 1 所示，在 x
电池的阴极与活性有机层间加入光隔离层，可以调
节光场的空间分布使之与活性层的吸收光谱相匹配，
这样有助于光吸收率和光电流的提高。
3 阳极修饰
研究表明，由于阳极的费米能级与有机层的费 米能级不匹配，它们之间有很高的势垒高度，因此 空穴注入效率较低，为了提高空穴的注入效率，阳 极必须采用高功函数的材料，例如半透明金属（如
2
以起到降低电子注入势垒、提高电子注入效率、平衡 载流子注入的作用。林茨约翰开普勒大学的 Brabec[2] 分别采用 SiO 和 LiF 对阴极 Al 进行修饰，发现用 /Al 电极，当 LiF 厚度为 x
0.3nm 时，V 提高到 821mV，能量转换效率也达到了 oc
平滑以扩大电极与有机层的接触面积，从而实现降
低空穴注入势垒、提高注入效率的目的。
图 1 含有光隔离层的有机光伏器件结构
3.1 ITO阳极修饰 因为 ITO 具有高可见光透过率、良导电性、良
基片黏附性、高功函数等特点，所以有机太阳能电 池器件一般都采用 ITO 作为阳极。ITO 的功函数依赖 其表面的形态结构，为了克服 ITO 表面的结构缺馅， 往往对其进行改性处理。改进方法主要有机械抛光 处理、退火处理、在 ITO 与有机物间插入一层绝缘 缓冲层、离子束溅射、在表面覆盖一层薄金属膜、优 化 ITO 制备条件等。
两极修饰出发和新的阳极材料、器件结构模型入手， 通过大量国内外研究成果来说明电极修饰能极大地提 高器件的光电转换效率、寿命和稳定性。
2 阴极修饰
2.1 降低电子注入势垒 器件效率偏低的主要原因是：阴极和活性层间
的电子注入势垒较高，这就降低了电子注入效率，最 终导致载流子注入不平衡。为了降低电子注入势垒，
1 引言
近年来有机太阳能电池因其化合物结构可设计 性、材料重量轻、制造成本低、加工性能好、便于制 造等优点而备受关注。目前研究工作主要集中在提高 光电转换效率和寿命问题上。研究表明光电流的产生 不仅依赖于激子的产生和传输特性，也依赖于有机层 与电极间界面的性质，故可通过在二者之间加入修饰 层来提高有机光电池的性能。本文同时从器件的阴阳
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第 10 卷第 10 期
电子与封装
Au）、透明导电聚合物（如聚苯胺，PAN）、半导体
金属氧化物（如SnO 、In O 、CdO、ZnO、Sb O 、PbO、
2
23
23
Au+Ag/SiO ）、ITO（氧化铟/ 锡，Indium tin oxide）等。 2
对阳极的修饰主要是提高其功函数，使其表面平整、
由于阴极与活性层（受体）的紧密接触，导致活
性层表面存在缺陷，这就容易引起激子被捕获，降低
了激子的分离率，如果在两者之间插入一层激子阻
挡层（exciton blockingl layer，即 EBL），用以减少激子
在电极上的损失，这样就可提高器件的效率。Vogel
等人在实验中在 C60 与 Al 层之间插入 BCP 层[6]，实验
现在普遍采用在 IT O 与有机层间插入缓冲层 PEDOT:PSS，同 ITO 共同作为空穴收集极。该物质是 一种掺杂的导电聚合物，具有良好的光电稳定性、透 光率以及窄的能隙，由于 PEDOT 的功函数大于 ITO 的功函数，所以在结构为 ITO/PEDOT:PSS/POPT/A1[12] 的器件中，PEDOT:PSS 的存在比单纯的 ITO/POPT 界 面更有利于载流子的收集，实验结果也证明前者的 电流密度要大于后者。
第第110 0卷卷，第第101期0 期 Vol． 10，N o．10
电电 子子 与与 封 装 ELECTRONICS & PACKAGING
总 第 90 期 2010 年 10 月
产品、应用与市场
有机太阳能电池电极修饰方法的研究进展
吴京京，程东明，申小丹，余振芳
（郑州大学物理工程学院，郑州 450000）
结果发现器件的稳定性和电荷的迁移率都得到了大
幅度的提高，寿命已超过 3h。
在染料敏化电池中，TiO2 通常被用于吸附染料 分子构成工作电极，但 Helmut. Hansel[9]研究小组却用