本文選題：聚合物太陽能電池 + 量子點(diǎn)摻雜��； 參考：《吉林大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：在過去的幾十年中,為了解決能源危機(jī)和環(huán)境問題,人們對聚合物太陽能電池做了許多研究。聚合物太陽能電池與傳統(tǒng)的硅基電池相比,具有以下優(yōu)勢:電池制造成本低,材料質(zhì)地輕,柔性,可大面積制作等。然而聚合物太陽能電池目前的局限性也不容忽視,能量轉(zhuǎn)換效率的偏低將會影響電池的推廣應(yīng)用。決定聚合物太陽能電池能量轉(zhuǎn)換效率(PCE)的參數(shù)有開路電壓(Voc),短路電流(Isc),填充因子(FF)�？梢杂绊戦_路電壓的因素主要有材料的功函數(shù),給受體能極差以及活性層薄膜形貌;影響短路電流和填充因子的因素比較復(fù)雜,包括光學(xué)方面的影響和內(nèi)轉(zhuǎn)換效率,諸如激子分離,復(fù)合以及載流子的遷移率等。提高能量轉(zhuǎn)換效率的關(guān)鍵之處在對于新材料的開發(fā)和應(yīng)用。那些能提高光子吸收率,有效的提高激子分離,減少載流子復(fù)合的材料可以被廣泛采用,這也是本文的研究重點(diǎn)。在本論文中,我們成功制備了PF-5DTBTPSMA量子點(diǎn)材料,并將其應(yīng)用到以PCDTBT:PC71BM為活性層體系的反型聚合物太陽能電池中,通過這種方式來提高聚合物太陽能電池的能量轉(zhuǎn)換效率,最終優(yōu)化的器件的PCE達(dá)到7.40%。經(jīng)過研究表明,聚合物太陽能電池轉(zhuǎn)換效率提高的主要原因是短路電流密度和填充因子的提高,進(jìn)一步測量我們發(fā)現(xiàn)PF-5DTBTPSMA量子點(diǎn)摻雜可以提高器件的電學(xué)性能:有利于激子的分離,減少復(fù)合,增強(qiáng)電荷傳輸和收集等。最近,利用無機(jī)量子點(diǎn)來提高聚合物太陽能電池的性能已經(jīng)引起廣泛的重視,我們研究了無鎘量子點(diǎn)Cu In S2/Zn S(CIS-Z)在PCDTBT:PC71BM體系的摻雜以提高聚合物太陽能電池的能量轉(zhuǎn)換效率。最后我們制備效率最高的摻雜器件能量轉(zhuǎn)換效率7.19%,相比沒有摻雜的控制器件,提高了21.6%。最后我們發(fā)現(xiàn),Cu In S2/Zn S(CIS-Z)無鎘量子點(diǎn)不僅有利于激子分離和產(chǎn)生,還能增強(qiáng)電荷傳輸特性,這些因素都為聚合物太陽能電池能量轉(zhuǎn)換效率的提高做出了貢獻(xiàn)。
[Abstract]:In the past few decades, many researches have been done on polymer solar cells to solve the energy crisis and environmental problems. Compared with traditional silicon based solar cells, polymer solar cells have the following advantages: low manufacturing cost, light material, flexibility, large area fabrication and so on. However, the limitations of polymer solar cells can not be ignored. The low efficiency of energy conversion will affect the application of solar cells. The parameters that determine the energy conversion efficiency of polymer solar cells are open circuit voltage, short circuit current, and filling factor. The main factors that can affect the open circuit voltage are the work function of the material, the difference of the acceptor energy and the morphology of the active film, the factors affecting the short circuit current and filling factor are quite complex, including the influence of optics and the efficiency of internal conversion. Such as exciton separation, recombination and carrier mobility. The key to improving energy conversion efficiency lies in the development and application of new materials. Those materials which can improve photon absorption, effectively improve exciton separation and reduce carrier recombination can be widely used, which is also the focus of this paper. In this thesis, we have successfully prepared PF-5DTBTPSMA quantum dots and applied them to the inverse polymer solar cells with PCDTBT: PC71BM as the active layer system. In this way, we can improve the energy conversion efficiency of the polymer solar cells. The PCE of the final optimized device reaches 7.40. The results show that the increase of conversion efficiency of polymer solar cells is mainly due to the increase of short-circuit current density and filling factor. Further measurements show that PF-5DTBTPSMA quantum dot doping can improve the electrical properties of the device, such as the separation of excitons, the reduction of recombination, the enhancement of charge transport and collection, etc. Recently, the use of inorganic quantum dots to improve the performance of polymer solar cells has attracted much attention. We have studied the doping of cadmium free quantum dots Cu in S _ 2 / Zn Squi-CIS-Z in PCDTBT: PC71BM system to improve the energy conversion efficiency of polymer solar cells. Finally, the energy conversion efficiency of the most efficient doped device is 7.19, which is higher than that of the control device without doping. Finally, we find that the cadmium free quantum dots of Cu in S 2 / Zn S 2 / Zn Si CIS-Z not only facilitate the separation and generation of excitons, but also enhance the charge-transfer characteristics. These factors contribute to the improvement of the energy conversion efficiency of polymer solar cells.
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TM914.4

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本文編號：2011973