有机太阳能电池中厚光活性层的尾态限制光电流收集

摘要： 我们分析了四种具有不同短路电流随光活性层厚度变化关系的有机太阳能电池光活性混合物。通过载流子动力学与密度的瞬态光电技术、材料能级的空气光发射光谱、功函数的开尔文探针测量、表观掺杂密度的莫特-肖特基分析以及器件建模等方法对这些混合物和器件进行研究。研究表明，在所研究的器件系列中，厚活性层导致的光电流损失主要源于带隙内尾态中光生载流子的积累。这种电荷积累会屏蔽器件内部电场，阻碍高效电荷收集。研究发现，对其中一种供体聚合物进行纯化处理可降低尾态分布密度，并提高高效工作的最大光活性层厚度。本工作表明，选择尾态分布窄的光活性有机层是制备高效、高光电流、厚膜有机太阳能电池的关键要求。