有機(jī)太陽能電池（OSCs）在新型綠色能源的研究領(lǐng)域占據(jù)著舉足輕重的地位。著眼于光轉(zhuǎn)換電的過程中效率及能量的損失機(jī)制,從光與電的角度協(xié)同探索,使得器件的效率得以不斷的刷新突破,包括對(duì)電池器件展開材料的創(chuàng)新設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)的改進(jìn)和工藝的改良與升級(jí)。即便電池效率正不斷逼近產(chǎn)業(yè)化可用的標(biāo)準(zhǔn),想要進(jìn)一步?jīng)_出效率制約關(guān)卡,卻不能單獨(dú)憑借材料與工藝的突破,因此界面工程也愈發(fā)凸顯其重要地位。本文通過利用具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)的納米材料來調(diào)節(jié)OSCs器件中的界面,即異質(zhì)結(jié)內(nèi)部激子解離界面和各功能層之間的界面,來實(shí)現(xiàn)用簡易環(huán)保的方法提高光伏電池的性能。綜合對(duì)器件的光子利用,界面特性,以及電荷傳輸行為各方面的分析,找到利用納米材料提高器件性能的突破口。針對(duì)反置器件性能及穩(wěn)定性,做了以下幾個(gè)部分的探究:針對(duì)反置電池中電子傳遞層常用材料二氧化鈦（TiO₂）納米膜存在表面缺陷以及與有機(jī)活性層接觸不夠理想的缺點(diǎn)開展界面修飾。通過引入具有羧基（-COOH）官能團(tuán)的碳量子點(diǎn),使其可以通過簡單的自組裝方式成為金屬氧化物的界面修飾層,通過調(diào)節(jié)碳量子點(diǎn)溶液的濃度就可以調(diào)節(jié)自組裝膜的特性。該量子點(diǎn)可以填補(bǔ)TiO_... 

【文章來源】：吉林大學(xué)吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：127 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

（a）太陽能轉(zhuǎn)換熱能：太陽能熱水器；（b）太陽能轉(zhuǎn)換電能：太陽能電池

陽能轉(zhuǎn)換熱能：太陽能熱水器；（b）太陽能轉(zhuǎn)換電能件的分類與發(fā)展紀(jì)三十年代，年輕的科學(xué)家 Alexandre-Edmond Bec后 William、Richard 和 Charles 在金屬半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)盡管器件所呈現(xiàn)的效率十分微小[15]。光伏效應(yīng)定義同部位產(chǎn)生電位差，將有電壓的兩處連通，就會(huì)有圖 1.2。首個(gè)具有 6%的光電轉(zhuǎn)化效率的硅太陽能器件著光伏領(lǐng)域的探索的正式揚(yáng)帆起航，陸陸續(xù)續(xù)的研究個(gè)多世紀(jì)，研究熱潮亦是一浪高過一浪[16-19]。按照光及非晶硅薄膜硫化鎘、銅銦鎵硒等一類無機(jī)半導(dǎo)體電池、有機(jī)（塑料）光伏電池和鈣鈦礦電池等類型[

吉林大學(xué)博士學(xué)位論文的。Kim 和 Lee 小組利用吸光互補(bǔ)的有機(jī)活性層，合理拓寬了光譜的利用范圍，納米鈦氧化物作為銜接層，如圖 1.3（a）所示，200 mW/cm2光輻照時(shí)構(gòu)造全溶液疊層的器件體系首次獲得突破 6%的光電效率[36]，這是鼓舞人心的結(jié)果。隨后的大量的工作集中在設(shè)計(jì)適合疊層結(jié)構(gòu)的應(yīng)用的窄帶隙有機(jī)材料，如 Yang 團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的 PDTP-DFBT 材料與 P3HT 分別對(duì) 650–900 nm 光譜范圍和 300- 650 nm光譜范圍具有響應(yīng)，響應(yīng)光譜互補(bǔ)，光譜利用范圍增強(qiáng)，最終實(shí)現(xiàn)了國家可再生實(shí)驗(yàn)室 NREL 認(rèn)證的 10.6%效率，電池結(jié)構(gòu)與 J-V 特性曲線如圖 1.3（b）所示[37]。隨后十年內(nèi)，基于富勒烯體系的有機(jī)光伏電池系統(tǒng)一直占據(jù)研究的焦點(diǎn)，碩果累累，效率不斷刷新紀(jì)錄。一方面從各種理論模型著手，從物理層面分析器件內(nèi)電場(chǎng)、電勢(shì)、光場(chǎng)、陷阱態(tài)、勢(shì)壘等一系列因素在載流子的產(chǎn)生、遷移、復(fù)合機(jī)制中扮演的角色，進(jìn)而為材料設(shè)計(jì)、膜厚、各功能層的設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]中國太陽能資源利用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J]. 張文建,何玉林,劉健.  裝備制造技術(shù). 2014(11)
[2]多孔ZnO納米花電子傳輸層對(duì)有機(jī)太陽能電池性能的優(yōu)化[J]. 劉冬月,秦文靜,董妮,張強(qiáng),楊利營,印壽根.  光電子.激光. 2014(07)
[3]政府應(yīng)如何對(duì)待光伏產(chǎn)業(yè)[J]. 如海.  中國改革. 2014 (03)
[4]中國太陽能光伏發(fā)電的發(fā)展現(xiàn)狀及前景[J]. 胡云巖,張瑞英,王軍.  河北科技大學(xué)學(xué)報(bào). 2014(01)
[5]第三代光伏發(fā)電技術(shù)又取得重大突破[J]. 何祚庥.  功能材料信息. 2011(06)
[6]材料技術(shù)在發(fā)展太陽能電池的關(guān)鍵作用[J]. 胡飛,胡躍輝,王立富.  科技信息. 2010(18)
[7]新能源行業(yè):聚光太陽能（CPV）將成為2010的冉冉之星[J]. 侯文濤.  股市動(dòng)態(tài)分析. 2010(11)
[8]可再生能源夠用嗎之后起之秀太陽能[J]. 吳博任.  環(huán)境. 2007(10)
[9]太陽能:取之不盡而又毫無污染的能源——訪著名理論物理學(xué)家、中國科學(xué)院院士何祚庥[J]. 陳偉立.  中國石化. 2007(03)



本文編號(hào)：3375619