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設(shè)備與工具
聚合物太陽能電池（PSCs）由于其在大面積，重量輕，靈活和低成本設(shè)備方面的巨大潛力而備受關(guān)注。最近，基于功率轉(zhuǎn)換效率（PCE）為4-5％的聚（3-己基噻吩）（P3HT）和（6,6） - 苯基C61丁酸甲酯（PCBM）的本體異質(zhì)結(jié)（BHJ）報(bào)道。然而，控制載波在接口處的運(yùn)輸是PSC改進(jìn)中最具挑戰(zhàn)性的問題之一。據(jù)報(bào)道，在有機(jī)層和陽極之間插入中間層改善了器件性能。迄今為止，聚（3,4-亞乙基二氧噻吩）：聚（苯乙烯磺酸酯）（PEDOT：PSS）和過渡金屬氧化物已被用于此目的。但是，只有PEDOT的沉積：PSS層可以通過基于溶液的涂布技術(shù)容易地處理。作為陽極夾層的大多數(shù)過渡金屬氧化物是通過真空蒸發(fā)沉積的，這可能損害PSC制造容易性的優(yōu)點(diǎn)。使用溶液處理的過渡金屬氧化物作為改善PSC性能的陽極夾層很少被報(bào)道。
這項(xiàng)工作的目的是通過引入溶液加工的氧化釩（V2O5）作為陽極夾層，實(shí)現(xiàn)與ZnO納米棒陣列雜交的低成本和高效率的倒轉(zhuǎn)PSC。我們的調(diào)查顯示，由于有效地抑制了有機(jī)/金屬界面處的泄漏電流，所以通過引入V2O5層來改善光伏器件性能。與傳統(tǒng)的BHJ結(jié)構(gòu)（氧化銦錫（ITO）/ PEDOT：PSS /有源層/ Al）相比，使用倒置結(jié)構(gòu)克服了一些障礙，例如Al的易氧化和PEDOT：PSS的電不均勻性作為其對(duì)ITO的腐蝕。倒置的PSC利用空氣穩(wěn)定的高功函數(shù)電極作為背接觸來收集ITO上的空穴和金屬氧化物納米結(jié)構(gòu)以收集電子。此外，據(jù)報(bào)道，ZnO納米棒具有在與ZnO納米棒雜化的倒置PSC中收集和傳輸電子的有益效果。我們的工作結(jié)合了V2O5中間層和ZnO納米棒的這些優(yōu)點(diǎn)，從而抑制了漏電流，改善了電荷載體的收集和運(yùn)輸，從而提高了PCE，開路電壓（VOC）和填充因子（FF）設(shè)備。另外，V2O5中間層可以作為光學(xué)間隔物來增加光吸收，導(dǎo)致短路密度（JSC）的增加。此外，V2O5中間層和ZnO納米棒陣列均采用簡(jiǎn)單的溶液工藝制造，非常適合用于高通量卷對(duì)卷制造。雖然PEDOT：PSS層可以進(jìn)行溶液處理，其吸濕特性可能由于水吸附而形成絕緣塊，從而降低了設(shè)備的性能。相反，V2O5對(duì)水相對(duì)不敏感，在空氣中穩(wěn)定。溶液處理的V 2 O 5中間層可以用作防止氧氣或水分進(jìn)入和降解光敏層的屏障。另外，這種方法不需要像PEDOT：PSS和真空設(shè)備那樣的退火處理，所以簡(jiǎn)單，快捷，有效。這對(duì)于低成本和大面積印刷太陽能電池的商業(yè)化實(shí)現(xiàn)非常重要。溶液處理的V 2 O 5中間層可以用作防止氧氣或水分進(jìn)入和降解光敏層的屏障。另外，這種方法不需要像PEDOT：PSS和真空設(shè)備那樣的退火處理，所以簡(jiǎn)單，快捷，有效。這對(duì)于低成本和大面積印刷太陽能電池的商業(yè)化實(shí)現(xiàn)非常重要。溶液處理的V 2 O 5中間層可以用作防止氧氣或水分進(jìn)入和降解光敏層的屏障。另外，這種方法不需要像PEDOT：PSS和真空設(shè)備那樣的退火處理，所以簡(jiǎn)單，快捷，有效。這對(duì)于低成本和大面積印刷太陽能電池的商業(yè)化實(shí)現(xiàn)非常重要。
圖。1。
光伏電池的裝置結(jié)構(gòu)。
本研究中光伏電池的能帶圖
圖2。
具有V2O5中間層的光伏器件在100mW / cm2 AM 1.5G照射下的各種濃度的JV曲線。
圖3。
覆蓋有或沒有最佳V2O5夾層的光敏層的AFM圖像。AFM圖像掃描是5×5μm。
V2O5層（來自100μg/ ml V2O5膠體溶液）在玻璃基板上的透射譜。
V2O5的XRD譜。
圖4。
具有和不具有最佳V2O5夾層的器件的IPCE光譜。
吸收光譜的變化[Δα（λ）]和由插入最佳V2O5夾層導(dǎo)致的IPCE光譜的差異[ΔIPCE（λ）]。插圖是兩個(gè)樣品中光束路徑的示意圖。變量在文本中定義。
