聚合物太陽能電池一般由共軛聚合物給體(ti) 和富勒烯衍生物受體(ti) 的共混膜夾在ITO透明正極和金屬負極之間所組成，具有結構和製備過程簡單、成本低、重量輕、可製備成柔性器件等突出優(you) 點，近年來成為(wei) 國內(nei) 外研究熱點。傳(chuan) 統器件結構使用透明導電聚合物PEDOT:PSS修飾ITO電極作為(wei) 正極、低功函數活潑金屬作為(wei) 負極。

PEDOT:PSS修飾層由酸性PEDOT:PSS水溶液旋塗在ITO玻璃上，酸性PEDOT:PSS對ITO具有腐蝕作用，同時器件頂部的活潑金屬負極極易與(yu) 環境中的水氧發生反應，這些嚴(yan) 重影響器件的穩定性和工作壽命。

　　近年來興(xing) 起的反向結構聚合物太陽能電池使用低功函數材料修飾ITO電極作為(wei) 負極、高功函數穩定的頂部電極作為(wei) 正極，大大提高了器件的穩定性。但是，當前反向結構聚合物太陽能電池使用的負極修飾層材料主要是ZnO或TiO2納晶，它們(men) 需要高溫(>200oC)熱處理才能具有較好的性能，這不適合在大麵積柔性電極上的應用。因此，開發廉價(jia) 、可溶液加工以及低溫處理的負極修飾層對於(yu) 將來柔性聚合物太陽能電池的實際應用具有非常重要的意義(yi) 。

　　最近，在國家自然科學基金委、科技部和中國科學院的支持下，化學研究所有機固體(ti) 院重點實驗室與(yu) 高分子物理與(yu) 化學國家重點實驗室和華北電力大學合作，使用廉價(jia) 、醇溶性鈦螯合物TIPD修飾ITO電極作為(wei) 負極，製備了反向結構聚合物太陽能電池(器件結構和相關(guan) 材料的分子結構見圖1)。在AM1.5, 100 mW/cm2光照條件下，該反向結構聚合物太陽能電池能量轉換效率達到7.4%，而同樣活性層傳(chuan) 統正向結構器件的效率為(wei) 6.4%(器件J-V曲線和光伏性能數據見圖1)。7.4%為(wei) 反向結構聚合物太陽能電池當前文獻報道最高效率之一。

　　相關(guan) 論文發表在Adv. Mater.(2012, 24, 1476-1481)上。

　　研究人員於(yu) 2006年首次將TIPD用於(yu) 傳(chuan) 統結構聚合物太陽能電池的負極修飾層，使基於(yu) MEH-PPV/PCBM的聚合物太陽能電池的效率從(cong) 無此修飾層的1.66%提高到2.52%(Appl Phys Lett, 2007, 91: 023509)。這一電極修飾層材料獲授權中國發明專(zhuan) 利1項(“一種聚合物太陽能電池及其製備方法”，專(zhuan) 利號：ZL 2006 1 0089192.3)。近期，他們(men) 又將TIPD用於(yu) 反向結構聚合物太陽能電池，使用TIPD修飾ITO作負極、MoO3/Al作為(wei) 正極、PBDTTT-C/PC70BM的共混膜為(wei) 活性層構築了反向結構器件。同時研究了TIPD修飾層熱處理溫度對器件光伏性能的影響，發現60oC熱處理後使TIPD表麵由親(qin) 水變為(wei) 憎水，150oC處理10分鍾的修飾層器件性能最佳。這一最佳熱處理溫度與(yu) 傳(chuan) 統器件PEDOT:PSS修飾層的熱處理溫度相同，保證了TIPD修飾層將來在柔性基底電極上的應用。
 

使用醇溶性TIPD為(wei) 負極修飾層、基於(yu) PBDTTT-C/PC70BM的反向結構聚合物太陽能電池的器件結構和光伏性能