第32卷，第7期 2012年7月
光谱学与光诺分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol. 32, No. 7,pp1865-1868
July，2012
复合阴极Ag/LiF/AI对P3HT：PCBM太阳能电池性能的影响
周建萍，陈晓红2*，徐
征3
1.上海电力学院电力与自动化工程予院，上海200090
2.华东师范大学物理系和纳光电集成与先进装备教育部工程研究中心，上毒200062 3.北京交通大学发光与光信息技术数育部承点实验室，北京100044
摘要在P3HT：PCBM案合物太阳能电池的阴极LiF/AI中引人纳米结构的银膜组成Ag/LiF/AI复合阴极，太阳能电池的光电流能显著提高。在AM1.5G和100mW·cm"的模拟太阳光照射下，当银膜厚度为4纳米时，优化的太阳能电池的光电流要比只有LiF/AI的参比太阳能电池高20%以上。研究表明，纳米银膜产生的表雨等离子体效应是增强聚合物太阳能电池光电池的主要原因。不过，银修饰的太阳能电池填充因子和开路电压要比参考电池低，敏终使该类型电池效率降低。在银膜处增加的载流子复合可能是导致电池填充因子、开路电压和能量转化效率降低的重要原因。
关键词
案合物太阳能电池；P3HT：PCBM薄膜；表面等离子体效应；纳米结构银膜
中图分类号：043；0439
引言
文献标识码：A
DOl; 10. 3964/j, issn 1000-0593(2012)07-1865-04
光相互作用能引起电子在金属表面共振，电子共产生电磁场与人射光电磁场相互十涉，能在纳米结构金属附近产生增强的电磁场。该增强地电避场能促进纳米结构金属附近的光
有机聚合物太阳能电池(PSC)具有低成本、环境友好、原料来源丰富等特点，并H能制备成柔性、轻便、半透明电池等优势，吸引了国内外科学家的大力关注和研究，预计能极大扩晨太阳能电池的应用范渊1-)，目前，光活性层聚三已基噻盼(P3HT)和受体材料富勘烯衍生物PCBM([6,6} phenyl C61butyric acidmethyl ester)混合博膜制成的本体异质结PSC电施的能载转化效率可以达到4%~6%{5.6)，采用窄能带系和深H()MO(最高占据分子轨道》能级的案合物与高勒烯衔生物PC71BM混合形成太阳能电池效率可达 6.77%，采用低带隙材料能提高长波长太阻光谱吸收，而深 HOMO能级的材料能增加PSC电范的开路电压，这两者都是提高PSC电池效率的重要原因[7]。目前，优化的本体异质结PSC电池中光活性层吸收效率通常只有50%~60%7司，这将限制电池俘获阳光效率。为增加吸收太阳光效率，一种方式是增加光活性的呼度，但是有机共规材料通常载流子迁移率低，增加厚度会增加电池串联电阳和降低收集载流子能力。在不增加光活性层厚度的前提下提高太阳光谱吸收的一种有效方式是采用表面等离子体效应"，纳米结构金属与
活性层光吸收，但随距离增加指数的衰减，通常最大作用距高可达到100~200nml*
大量实验报道，纳米结构金属薄膜和金属粒子产生的表面等离子体效应已被广泛应用到分子传感器)、太阳能电池(11-14]，发光器件[15]和光探测器等16]。在PSC电池中，引人合适的金属纳米结构证明是一种提高电池性能的有效方式[%1I17-19，Morfa等在ITO表面修饰纳米结构的银颗粒可使电池效率从1.3%提高到2.2%[19]。陈等在导电聚合物 PEDOT：PSS中引入金纳米粒子作为极缓冲层，使得 PSC电池效率从3.48%提高到4.19%[9。目前，很多报道都集中在PSC电池的阳极或者极缓冲层附近引入金属纳米结构和纳米较子，研究其产生的表面等离子体效应对PSC电池的影响。如Yoon等报道了Ag纳米粒子在ITO/PEDOT： PSS界面处的PSC电池的开路电压(V）和填充因子(FF)比在PEDT：PSS/P3HTPCBM界面处要高[4]
通常纳米金属薄膜或者粒子和电极AI层接触，纳米银膜产生的表而等离子体效应直接通过铝层耗散掉，而利用 L正层隔离银膜和铝层，将能有效的限制银膜中表面等离子
收稿日期：2012-01-31，修订日期：2012-04-17
基全项目：上海市教育委员会重点学科建设项月（J51303)，国家自然科学基金项目（60978060），教育部博土点基金项目（20110076120017)，
上海市白然科学基金项目（11ZR1411300）和上海市浦江人才基金项目(11PJ1402700）资助
作者简介：周建律，女，1978年生，上海电力学院电力与自动化工程学院副教授
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