微纳光栅结构增强聚合物太阳能电池光吸收的研究

【摘要】：基于共轭聚合物给体材料P3HT和富勒烯衍生物受体材料PCBM共混的体异质结结构的聚合物太阳能电池,因其空穴载流子迁移率低而限制了P3HT:PCBM功能层厚度,从而影响了器件对入射光的吸收.在聚合物功能层表面引入微纳光栅结构可以使器件内电场重新分布并改善器件的光吸收.本文基于时域有限差分方法仿真得到了光栅周期为1μm,占空比为0.5以及入射波长分别为500和700 nm时二维器件内光电场分布;并基于严格耦合波分析方法计算得到了不同光栅深度和光栅占空比的器件光吸收.理论分析表明:插入微纳光栅结构后,由于光栅衍射增强作用使器件内出现了光聚焦现象;当占空比为0.5时,光栅深度为10 nm的器件在入射波长为512 nm时,器件光学吸收增加了4.2%.基于聚二甲基硅氧烷的微压印技术,制备了微纳光栅结构聚合物太阳能,器件结构为ITO/PEDOT:PSS光栅层/P3HT:PCBM/LiF/Al.该器件与平板器件的性能对比实验证实,通过在PEDOT:PSS上引入微纳光栅结构,器件能量转化效率增加了31%. 【作者单位】： 宁夏大学宁夏光伏材料重点实验室;
【关键词】： 微纳光栅 时域有限差分分析 严格耦合波分析 聚合物太阳能电池
【基金】：宁夏科技支撑项目资助的课题~~
【分类号】：TN253;TM914.4
【正文快照】： 1引言聚合物太阳能电池因其柔性而易于制备、成本低廉、光学吸收波长的可调控性等优点【卜61，对于新能源的开发与利用具有重要意义和潜在价值.基于P3HT:PCBM体系的体异质结聚合物太阳电池仍是当前该领域研究的热点民5].这种聚合物功能层材料虽然具有很高的光吸收系数[0]，但

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