吕晓宇, 宁 君,2, 阿拉塔,2, 赵凤歧, 特古斯,2

(1.内蒙古师范大学 物理与电子信息学院,内蒙古 呼和浩特 010022;2.内蒙古自治区功能材料物理与化学重点实验室,内蒙古 呼和浩特010022)

有机太阳能电池具有重量轻、成本低廉、制备工艺简单、在柔性衬底上制备等优点,受到广泛关注[1-2]。经过几十年的发展,有机太阳能电池认证的最高能量转换效率(PCE)已超过17%[3-4],展现出了巨大的商业应用前景。由于半透明电池其半透明性可应用在光伏建筑一体化[5]、发电窗户[6]及绿色住宅等领域,被认为是非常有前景的光伏技术之一[7-8]。

目前,常用的透明电极有氧化铟锡(ITO)、石墨烯、聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)、超薄金属(如Ag)薄膜。基于溅射法制备的ITO电极一般被用作底部电极。若没有高温处理,其ITO电极的电阻会很高,因此ITO电极不适合作为有机太阳能电池的顶部电极。石墨烯具有优异的光学性能,但大面积的单层或多层石墨烯的制备工艺复杂,成本高,很难大规模应用于透明电极[9]。PEDOT:PSS透明电极具有亲水性,会影响器件的稳定性[10]。超薄Ag透明电极具有较好的电学和光学性质,化学性质稳定,并且金属Ag薄膜制备工艺简单,非常适合作为半透明有机太阳能电池的顶部电极[11-12]。

本文制备了氧化铟锡(ITO)/氧化锌(ZnO)/聚-3己基噻吩(P3HT):[6,6]-苯基-C61-丁酸甲酯(PC61BM)/MoO3/Ag半透明有机太阳能电池,器件结构和能级匹配图如图1所示。通过改变Ag的厚度,系统研究了超薄Ag薄膜作为顶部电极时,半透明有机太阳能电池的透射率和光伏性能。……