【摘要】：隨著全球經濟的快速發(fā)展,傳統(tǒng)能源的日益消耗導致世界規(guī)模的能源危機。同時,化石燃料的過度使用使得環(huán)境污染威脅到人們的生活。因此,儲量豐富且清潔可再生的太陽能成為理想的替代能源。近二十年發(fā)展起來的有機太陽能電池,憑借其具有大面積低成本制備潛力、可實現柔性電池且制備工藝簡單等突出優(yōu)點,已經成為研究領域的熱點。目前報道的有機太陽能電池的能量轉換效率已達到10%以上,然而這個數字遠沒有達到可以大規(guī)模生產的要求。界面修飾層在改善有機太陽能電池光伏性能,提高器件穩(wěn)定性方面起著至關重要的作用。界面修飾層可以是導電聚合物、金屬氧化物或者其它納米結構的材料。本文主要針對目前有機太陽能電池中常用的陽極界面修飾層的不足,引入了新型的陽極緩沖層,做了如下工作。1、以PTFE和MoO_3組成雙層結構,替代目前常用的陽極界面修飾層PEDOT:PSS或MoO_3作為陽極緩沖層,制備了結構為ITO/PTFE/MoO_3/PCDTBT:PC71BM/Alq3/Al的實驗器件。PTFE/MoO_3雙層結構會在ITO表面形成界面偶極子,提高ITO的表面功函數,優(yōu)化了ITO與活性層之間的界面能級差,從而有利于空穴的提取。同時,相對于PEDOT:PSS,PTFE/MoO_3雙層結構具有穩(wěn)定的物理化學性質,耐潮濕,且不會侵蝕ITO;相對于單層MoO_3,PTFE/MoO_3雙層結構對電子的阻擋能力增強,降低了電子與空穴的復合幾率。因此,器件的性能得到了極大地改善。2、石墨烯材料由于具有良好的電學特性,光學特性以及機械特性,在有機太陽能電池領域有著廣泛的應用。采用改進的Hummers法合成了氧化石墨烯(GO)材料,將其制備成可溶液加工的GO溶液,并采用旋涂的方法沉積成GO薄膜作為陽極緩沖層,制備了結構為ITO/GO/PCDTBT:PC71BM/LiF/Al的器件。以GO薄膜作為陽極緩沖層的器件,可溶液加工,制備工藝簡單,更有利于實現大面積生產。GO溶液呈酸堿中性,不會像PEDOT:PSS一樣侵蝕陽極材料。而且GO的引入一定程度上降低了陽極ITO與PCDTBT之間的能壘高度,有利于空穴的提取。從而器件獲得了與以PEDOT:PSS為緩沖層的器件相當的效率。本文通過上述兩個實驗,探索了陽極界面修飾層對有機聚合物太陽能電池性能的影響,并針對目前常用的陽極界面修飾層的不足,提出了解決方案,成功制備了低成本高性能的器件,為實現有機太陽能電池的商業(yè)化應用提供了參考。
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TM914.4

【參考文獻】

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1 王彥;石墨烯的制備及其在聚合物復合材料中的應用[D];上海交通大學;2012年

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本文編號：2566984