33
СПЕКТРАЛНЫХ И ФОТОВОЛЬТАИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ОРГАНИЧЕСКИХ
СОЛНЕЧНЫХ ФОТОЭЛЕМЕНТ НА ОСНОВЕ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ
P3HT:PCBM
В.О.Кувондиков, Ш.К.Нематов, М.Х.Имомов,
Институт ионно-плазменных и лазерных технологий АН РУз,
И.Р.Бойназаров – Национальный университет Узбекистана,
А.А.Матчанова – Ташкентский университет информационных технологий
vahobjon@yandex.com
Органические солнечные фотоэлементы (ОСФ), благодаря ряду своих ключевых
преимуществ по сравнению с их неорганическими аналогами, таких как дешевизна
используемых материалов, простота технологий изготовления, легкость и гибкость
конструкции и пр., в настоящее время привлекают пристальное внимание разработчиков
источников возобновляемой энергии [1]. Одним из перспективных материалов,
продемонстрировавших структурные и фотофизические свойства, крайне важные для
достижения высоких значений ЭЭП солнечной энергии, является поли-3-гексилтиофен, P3HT
[2]. Некоторые производные фуллеренов, например, метиловый эфир фенил-C61(С71)-
бутановой кислоты, PC
61
BM (PC
71
BM), за счет выраженных акцепторных свойств, высоких
значений подвижности электронов, а также возможности формирования в тонких пленках из
смеси с донорными полимерными материалами наноразмерной объемной гетероструктуры, в
настоящее время стали наиболее известным акцепторным материалом для ОСФ [3].
Перечисленные выше свойства P3HT и PCBM позволили разработать на их основе ОСФ с ЭЭП
вплоть до 5%, что стало значительным шагом в последовательном повышении эффективности
органических солнечных элементов [4].
Исходя из указанного выше, в настоящей работе проведено исследование спектров
поглощения и фотолюминесценции тонких пленок P3HT, PCBM и их смесей P3HT:PCBM,
выращенных в идентичных условиях, а также их изменений при длительном
высокотемпературном отжиге. Также изучены фотовольтаические параметры ОСФ с
активными элементами из двух таких
смесей и воздействие на них теплового
отжига.
Для выяснения, каким образом
благоприятствующие
росту
ЭЭП
изменения
структуры
активного
элемента отражаются в абсорбционных
и
фотолюминесцентных
свойствах
таких ОСФ, нами были изучены
изменения спектров их поглощения и
фотолюминесценции
при
высокотемпературном
отжиге.
Спектры
поглощения
и
фотолюминесценции
структур
P3HT:PC
71
BM
(рис.
1)
и
были
измерены
на
свежеприготовленных образцах и после их отжига при температуре 160
С в течение 20 мин
(соответственно пунктирные и сплошные линии).
Отжиг при температуре 160
С в течение 20 мин в структуре P3HT:PC
71
BM вызывает
увеличение фотолюминесценции в два раза. Такое увеличение фотолюминесценции при отжиге
исследуемых структур логично объясняется развитием процессов разделения донорной и
акцепторной фаз и формированием их доменов, когда более длительная миграция экситонов до
их диссоциации на границе двух фаз повышает вероятность их излучательного распада.
Как видно из таблицы, ОСФ на основе структуры P3HT:PCBM демонстрирует неплохие
значения фотовольтаических параметров, за исключением тока короткого замыкания, который,
по-видимому, из-за структурных несовершенств активного слоя, в измеренных образцах
несколько меньше его предельного значения, полученного другими авторами [5].
Do'stlaringiz bilan baham: