利用石墨烯基空穴传输层提升有机太阳能电池性能

近年来,有机太阳能电池(OSCs)由于能有效利用太阳能且具有成本低、柔性、便携、质量轻等优势而受到极大关注.有机太阳能电池由三部分组成,分别为活性层、界面层(电子传输层和空穴传输层)和电极.界面层的存在对器件性能有极大的影响,合适的界面层可以有效促进电荷提取和光传输.然而,界面层材料存在制备方法复杂、成本较高、稳定性较差等问题,限制了有机太阳能电池的商业化应用.因而,设计制备可溶液加工、低成本、稳定的高效有机太阳能电池仍是一项重大的挑战.本研究采用Hummers法制备氧化石墨烯(GO)材料用作OSCs的空穴传输层,以提高OSCs器件的光电转换效率,并改善器件的稳定性.采用透射电镜(TEM)、X射线电子衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)等测试方法对GO进行形貌表征和结构分析;利用紫外吸收光谱(UV-Vis)对GO进行光学性能分析;通过J-V测试表征电池器件的性能.结果表明,所构筑的GO作空穴传输层的有机太阳能电池器件,以PBDT-BDD:PC71 BM为活性层,器件效率为7.97％,与传统的PEDOT:PSS为空穴传输层的器件效率(7.9％)相近.同时,以GO作空穴传输层的有机太阳能电池器件稳定性较以传统PEDOT:PSS为空穴传输层的器件稳定性明显提高,放置80 d后器件效率维持在原效率的83％,而传统PEDOT:PSS器件效率仅为初始效率的45％.这些结果都说明了GO能够作为有机太阳能电池的空穴传输层,促进实现高稳定性、低成本的器件.