激光与光电子学进展, 2012, 49 (7): 072501, 网络出版: 2012-05-02  

基于CuPcC60的混合层异质结光伏器件性能研究

Performance of Heterojunction Organic Photovoltaic Device with the Mixed CuPcC60 Layer
李卫民 1,2,*郭金川 1,3周彬 1,3
作者单位
1 深圳大学光电子器件与系统(教育部、广东省)重点实验室, 深圳 518060
2 深圳大学机电与控制工程学院, 深圳 518060
3 深圳大学光电工程学院, 深圳 518060
摘要
制备了基于CuPcC60混合层异质结有机光伏器件,将其与CuPc-C60双层结构光伏器件进行对比研究。结果表明混合层结构器件性能得到改善,其开路电压、短路电流密度、填充因子和光电转换效率都有提高,分别从CuPc-C60双层结构器件的0.39 V、1.92 mA/cm2、0.36%、0.48依次提高到CuPcC60混合层结构器件的0.48 V、2.21 mA/cm2、0.54%、0.51。根据整数电荷转移模型来分析光伏器件D/A界面及有机材料-ITO衬底界面特性,认为混合层异质结有机光伏器件给体材料HOMO与受体材料LUMO的能级差增加使得器件开路电压提高。混合层异质结有机光伏器件D/A界面面积增加和给体材料HOMO与受体材料LUMO的能级差增加都提高了激子的分离效率,所以器件的短路电流密度增加。
Abstract
CuPcC60 mixed-layer heterojunction organic photovoltaic devices (OPV) and the different performance with the double-layer device is investigated. The results suggest that OPV with the mixed layer has the enhanced device performance, and the open circuit voltage, short circuit current density, the power conversion efficiency and fill factor have been improved, respectively, from CuPc-C60 double-layer structure devices 0.39 V, 1.92 mA/cm2 and 0.36%, 0.48 to CuPcC60 mixed layer devices 0.48 V, 2.21 mA/cm2 and 0.54%, 0.51. The properties of donor-acceptor (D/A) and organic/metal interfaces are studied according to the integer charge transfer model, the open-circuit voltage enhancement of mixed-layer device is due to the increment of HOMO(D)-LUMO(A) offset. The short-circuit current density increase is attributed to the enhancement of the mixed layer heterojunction organic photovoltaic devices D/A interfaces and the increment of HOMO(D)-LUMO(A) offset, leading to the higher photo generated exciton dissociation.

李卫民, 郭金川, 周彬. 基于CuPcC60的混合层异质结光伏器件性能研究[J]. 激光与光电子学进展, 2012, 49(7): 072501. Li Weimin, Guo Jinchuan, Zhou Bin. Performance of Heterojunction Organic Photovoltaic Device with the Mixed CuPcC60 Layer[J]. Laser & Optoelectronics Progress, 2012, 49(7): 072501.

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