電池結構對大面積有機太陽能電池性能的影響

胡雪花 溫彬彬

摘 要：本文采用噴涂法制備了器件結構為ITO/PEDOTPSS/P3HT：PCBM/LiF/Al的有機太陽能電池，研究了不同電池組結構對大面積有機太陽能電池性能的影響。研究發現，串并聯結構大面積有機太陽能電池能大大提高電池的光電性能，能量轉換效率為0.91%，明顯優于其他結構的電池組件。

關鍵詞：噴涂；有機太陽能電池；P3HT：PCBM；大面積；串并聯

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.07.094

1 引言

有機太陽能電池具有很多優點，是眾多科研工作者的研究熱點[1-4]，目前PTB7：PC71BM體系的電池的轉換效率最高有7.4%，但是電池的有效面積只有0.1cm2[5]，雖然轉換效率已經比較高，但由于電池的有效面積較小，無法實現實用化。本文致力于采用噴涂技術制備大面積有機太陽能電池，并對不同電池結構對電池性能的影響進行了系統的研究分析。

2 實驗過程

首先采用光刻的方法將ITO玻璃進行圖形化并清洗，噴涂PEDOT：PSS，噴涂P3HT和PCBM溶液。最后，蒸鍍LiF和Al陰極。

3 結果與討論

本文分別制備了簡單十字交叉結構、正交矩陣結構、金屬網格輔助電極結構、串并聯結構四種結構的大面積有機太陽能電池組件，如圖1所示。

如圖2所示為不同結構大面積器件的J-V特性曲線，可見簡單十字交叉結構電池性能最差，主要是因為ITO電極表面電阻大，薄膜瑕疵的概率大。采用正交矩陣結構的大面積器件性能明顯提高，但器件的填充因子沒有明顯的改善。這是因為采用正交矩陣結構制備的大面積器件在一定程度上降低了薄膜缺陷對整個器件造成的影響，但是ITO電極的長度更長，ITO薄膜表面電阻仍然比較大。金屬網格輔助電極結構大面積有機太陽能電池器件性能較正交矩陣結構的器件進一步提高，但器件的開路電壓明顯較其他器件低。器件短路電流密度提高的最主要的原因是金屬網格降低了ITO電極的表面電阻。串并聯結構大面積器件的性能較其他結構器件的性能大大提高，填充因子也有所提高。這是因為串并聯結構中單個電池的面積較小，有效面積越小則器件的性能越好，通過單個小面積器件的串聯與并聯很好的解決了ITO表面電阻及大面積薄膜缺陷對器件性能造成的影響。

4 結論

本文基于噴涂技術分別四種結構的大面積有機太陽能電池組件，對不同電池組件結構對電池性能的影響進行了探索和分析，實驗結果表明采用串并聯結構制備的有機太陽能電池組件光電性能最佳。

參考文獻：

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作者簡介：胡雪花（1987-），女，河北石家莊人，碩士，助教，研究方向：新能源類教學與科研。