溶液加工的聚合物光伏電池(PSCs)因其質(zhì)輕,柔性,潛在低成本等特點(diǎn),受到了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。高速“卷對(duì)卷”(Roll-to-Roll,R2R)印刷是實(shí)現(xiàn)PSCs商業(yè)化應(yīng)用的最有前景的加工方式。然而,高速“卷對(duì)卷”印刷必然存在活性層膜厚的較大幅度變化。為此,活性層在選定的平均厚度出現(xiàn)較大波動(dòng)時(shí)仍然能讓電池保持高效率十分關(guān)鍵。目前大部分應(yīng)用于PSCs的活性層材料常表現(xiàn)出對(duì)厚度的較大敏感性,其最優(yōu)能量轉(zhuǎn)換效率(PCE)通常在100¹50 nm這一較薄的范圍內(nèi),對(duì)選擇適用于高速“卷對(duì)卷”的平均厚度帶來制約。平均厚度選擇在200nm之上不僅更有利于應(yīng)對(duì)活性層厚度的波動(dòng),也能更好地減小活性層針孔的出現(xiàn),從而更能保證高速“卷對(duì)卷”印刷時(shí)的成品率。本論文首先在第一章中回顧了相關(guān)進(jìn)展,然后圍繞解決相關(guān)問題開展研究,比較了多種活性層材料在不同膜厚下的光伏性能表現(xiàn),探討了影響厚膜效率的機(jī)制,也發(fā)現(xiàn)了一些在約300nm甚至400nm下表現(xiàn)出最高效率的活性層材料體系,將推動(dòng)面向高速“卷對(duì)卷”印刷應(yīng)用的聚合物光伏材料體系的發(fā)展。在第二章中,我們將具有高空穴遷移率的共軛聚合物Si25...

【文章頁數(shù)】：157 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 聚合物太陽能電池簡(jiǎn)介
        1.2.1 聚合物太陽能電池的發(fā)展歷史與研究現(xiàn)狀
        1.2.2 聚合物太陽能電池的工作機(jī)理
            1.2.2.1 光子的吸收和激子的產(chǎn)生
            1.2.2.2 電荷轉(zhuǎn)移態(tài)(Charge-Transfer State)和自由載流子的產(chǎn)生
            1.2.2.3 電荷的傳輸和收集
        1.2.3 聚合物太陽能電池的器件結(jié)構(gòu)
            1.2.3.1 單層器件結(jié)構(gòu)
            1.2.3.2 雙層器件結(jié)構(gòu)
            1.2.3.3 本體異質(zhì)結(jié)器件結(jié)構(gòu)
            1.2.3.4 疊層器件結(jié)構(gòu)
    1.3 厚膜高效率聚合物太陽能電池簡(jiǎn)介
        1.3.1 決定聚合物太陽能電池活性層厚度的因素
            1.3.1.1 光的干涉效應(yīng)
            1.3.1.2 空間電荷效應(yīng)
            1.3.1.3 載流子遷移率
            1.3.1.4 活性層薄膜的形貌
        1.3.2 厚膜高效聚合物太陽能電池活性層材料體系簡(jiǎn)介
            1.3.2.1 聚噻吩體系
            1.3.2.2 氟取代的聚合物
            1.3.2.3 噻唑類聚合物
            1.3.2.4 噻吩并吡咯二酮(TPD)類聚合物及其衍生物
            1.3.2.5 高遷移率非富勒烯小分子受體
    1.4 聚合物太陽能電池的制備與表征
        1.4.1 聚合物太陽能的電池的制備過程
        1.4.2 聚合物太陽能電池器件參數(shù)的測(cè)試過程
        1.4.3 聚合物太陽能電池的等效電路圖
        1.4.4 聚合物太陽能電池的伏安特性曲線和性能參數(shù)
    1.5 本論文的研究意義和創(chuàng)新之處
第二章 基于抑制J_sc-V_oc間 trade-off的厚膜高效率非富勒烯聚合物太陽能電池的研究
    2.1 引言
    2.2 實(shí)驗(yàn)部分
        2.2.1 材料與試劑
        2.2.2 聚合物太陽能電池器件的制備與表征
            2.2.2.1 光伏器件的制備
            2.2.2.2 聚合物太陽能電池器件的表征
            2.2.2.3 單載流子器件的制備與表征
        2.2.3 其他測(cè)試
    2.3 結(jié)果與討論
        2.3.1 活性層的紫外-可見光吸收光譜和光致發(fā)光(PL)光譜
        2.3.2 聚合物太陽能電池的光伏器件性能
        2.3.3 聚合物光伏器件的Eloss的測(cè)試與分析
        2.3.4 載流子遷移率的測(cè)試與分析
        2.3.5 聚合物光伏器件的激子的解離和復(fù)合測(cè)試
        2.3.6 聚合物光伏器件活性層形貌的表征
    2.4 本章小結(jié)
第三章 調(diào)節(jié)聚合物的分子量及分子量分布來提升厚膜光伏器件性能和穩(wěn)定性的研究
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)部分
        3.2.1 材料與試劑
        3.2.2 聚合物太陽能電池器件的制備與表征
            3.2.2.1 光伏器件的制備
            3.2.2.2 聚合物太陽能電池器件的表征
            3.2.2.3 單載流子器件的制備與表征
        3.2.3 其他測(cè)試
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 聚合物的電化學(xué)測(cè)試和活性層材料的紫外可見吸收光譜
        3.3.2 聚合物太陽能電池的光伏器件性能
        3.3.3 聚合物光伏器件的激子解離和復(fù)合測(cè)試。
        3.3.4 載流子遷移率的測(cè)試與分析
        3.3.5 聚合物光伏器件活性層形貌的表征
        3.3.6 不同膜厚下的聚合物光伏器件性能和器件穩(wěn)定性測(cè)試
    3.4 本章小結(jié)
第四章 基于1D/2A型三元厚膜聚合物太陽能電池的研究
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)部分
        4.2.1 材料與試劑
        4.2.2 聚合物太陽能電池器件的制備與表征
            4.2.2.1 器件的制備
            4.2.2.2 聚合物太陽能電池器件的表征
            4.2.2.3 單載流子器件的制備與表征
        4.2.3 其他測(cè)試
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 各材料的能級(jí)和共混膜的紫外-可見光譜
        4.3.2 二元聚合物太陽能電池的光伏器件性能
        4.3.3 三元聚合物太陽能電池的光伏器件性能
        4.3.4 載流子遷移率的測(cè)試與分析
        4.3.5 二元和三元共混膜形貌的表征
        4.3.6 載流子動(dòng)力學(xué)和光伏器件的穩(wěn)定性測(cè)試
    4.4 本章小結(jié)
第五章 基于高V_oc和良好熱穩(wěn)定性的三元非富勒烯聚合物太陽能電池的研究
    5.1 引言
    5.2 實(shí)驗(yàn)部分
        5.2.1 材料與試劑
        5.2.2 聚合物太陽能電池器件的制備與表征
            5.2.2.1 光伏器件的制備
            5.2.2.2 聚合物太陽能電池器件的表征
            5.2.2.3 單載流子器件的制備與表征
        5.2.3 其他測(cè)試
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 各材料的化學(xué)結(jié)構(gòu),能級(jí)和紫外-可見光譜
        5.3.2 聚合物太陽能電池的光伏器件性能
        5.3.3 聚合物光伏器件的激子的解離和復(fù)合測(cè)試
        5.3.4 載流子遷移率的測(cè)試與分析
        5.3.5 聚合物光伏器件活性層形貌的表征
        5.3.6 聚合物光伏電池?zé)岱�(wěn)定性測(cè)試和大面積光伏器件的性能
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間取得的研究成果
致謝
附件



本文編號(hào)：3911643