封装对聚合物太阳能电池性能和稳定性的影响

为了提高有机光伏器件的寿命,通常采用封装技术来限制太阳能电池在水氧中的暴露程度.尽管聚合物太阳能电池(organic solar cells,OSCs)封装领域的相关研究已取得系列进展,但文献中很少研究封装过程带来的损伤.以经典的聚-3 已基噻吩为给体,[6,6]-苯基-C61-丁酸甲酯为受体,通过将哌嗪作为第三组分提高器件稳定性,以氧化锌(ZnO)和三氧化钼(MoO3)为传输层材料制备倒置结构OSCs,系统考察大规模卷对卷器件封装中常用的紫外线(ultraviolet,UV)固化粘合剂对器件光电转化效率和稳定性的影响.结果表明,随着辐照时间的延长,UV胶封装器件的性能(开路电压、短路电流密度、填充因子和光电转化效率)呈持续下降趋势,更换MoO3/Al电极后老化器件性能恢复,证实MoO3/Al界面破坏是器件性能衰减的重要原因.激光束诱导电流成像显示UV胶封装出现由边缘向中心的失效过程.据此,提出如下的降解机理:UV胶中的光引发剂在紫外光照射下会产生强的质子酸,产生的质子酸与MoO3 发生反应,阻碍了空穴的有效传输,最终使得器件效率大幅度下降.此外,还开发出一种有效的OSCs器件用乙烯-醋酸乙烯酯共聚物膜封装工艺.本研究指出了UV胶固化粘合剂封装工艺的问题,同时也为提高聚合物太阳能电池的稳定性提供了新策略.