發(fā)布時(shí)間：2020-03-29 07:06

【摘要】：有機(jī)太陽(yáng)能電池?fù)碛休p便的重量、制備簡(jiǎn)單、低廉的成本、可制備成柔性器件等優(yōu)點(diǎn)而得到好多研究者的關(guān)注。有機(jī)太陽(yáng)能電池可以通過(guò)以下幾個(gè)方面來(lái)進(jìn)行改善:通過(guò)合理地選擇并使用添加劑、優(yōu)化器件的結(jié)構(gòu)、合成更佳的的給、受體材料、修飾界面之間的能級(jí)等來(lái)改善。界面?zhèn)鬏攲?包括空穴傳輸層及電子傳輸層)作為有機(jī)太陽(yáng)能電池中一個(gè)重要的組成部分,它的存在有利于有機(jī)活性層和電極之間載流子有效地傳輸,減少光吸收的損失。界面層材料主要包括有機(jī)界面修飾材料、金屬氧化物等。NiO、V_2O_5、MoO_3、WO_3等金屬氧化物都被廣泛地用作陽(yáng)極界面材料,但這些氧化物主要通過(guò)真空沉積技術(shù)制備,這與有機(jī)太陽(yáng)能電池的低成本優(yōu)點(diǎn)相違背。而用溶液法制備復(fù)合金屬氧化物薄膜,操作簡(jiǎn)單并且成本低,同時(shí)復(fù)合金屬氧化物可以降低禁帶寬度,可以提供太陽(yáng)能電池的光電性能�；谝陨险擖c(diǎn),本論文主要研究了用溶液法制備復(fù)合金屬氧化物WO_3-MoO_3、MoO_3-V_2O_5、V_2O_5-CuO薄膜分別作為空穴傳輸層(hole transporting layer,HTL,又稱(chēng)作陽(yáng)極界面層)材料對(duì)有機(jī)太陽(yáng)能電池的影響。論文的內(nèi)容主要包括為以下3個(gè)部分:1.以偏鎢酸銨((NH_4)_6H_2W_(12)O_(40))和鉬酸銨((NH_4)_6Mo_7O_(24))為原料合成了復(fù)合金屬氧化物WO_3-MoO_3,并將其作為陽(yáng)極界面材料。分別對(duì)反應(yīng)物原料的質(zhì)量比、前驅(qū)體濃度、旋涂速度與時(shí)間、處理陽(yáng)極緩沖材料的方式進(jìn)行研究。當(dāng)用7:3(質(zhì)量比,w/w)的偏鎢酸銨和鉬酸銨,制備成濃度為1 mmol/l的溶液、以3000 rpm,30 s進(jìn)行旋涂時(shí),其電池的功率轉(zhuǎn)化效率達(dá)到3.76%。2.以乙酰丙酮鉬(C_(10)H_(14)MoO_6)和乙酰丙酮釩(C_(15)H_(21)O_6V)為原料合成復(fù)合金屬氧化物MoO_3-V_2O_5,作為陽(yáng)極界面材料。當(dāng)反應(yīng)物原料的質(zhì)量比為9:1,制備成濃度為5 mg/ml的溶液、以4000 rpm,40 s進(jìn)行旋涂時(shí),其功率轉(zhuǎn)化效率達(dá)到4.05%。3.以乙酰丙酮釩(C_(15)H_(21)O_6V)和乙酰丙酮銅(C_(10)H_(14)CuO_4)為原料合成復(fù)合金屬氧化物V_2O_5-CuO,同樣作為陽(yáng)極界面材料。當(dāng)反應(yīng)物原料的質(zhì)量比為7:3制備成濃度為15 mg/ml的溶液、以3500 rpm,35 s進(jìn)行旋涂時(shí),其功率轉(zhuǎn)化效率達(dá)到4.21%。復(fù)合金屬氧化物V_2O_5-CuO在聚合物太陽(yáng)能電池中作為空穴傳輸層,有一定的應(yīng)用前景。結(jié)果表明,復(fù)合金屬氧化物WO_3-MoO_3、MoO_3-V_2O_5、V_2O_5-CuO作為空穴傳輸層時(shí),都有利于有機(jī)活性層和電極之間電流有效地傳輸,減少光吸收的損失。
【圖文】：

這類(lèi)電池的本質(zhì)是將給體和受體成分緊密地混合成一個(gè)體積，使每個(gè)給體-受體界面的距離小于每個(gè)吸收位點(diǎn)的激子擴(kuò)散長(zhǎng)度，具體結(jié)構(gòu)如圖 1.1（c）所示。在給-受體（Donor-Acceptor，D-A）概念方面，本體異質(zhì)結(jié)器件類(lèi)似于雙層器件，但它的電荷分離發(fā)生的界面面積卻大幅度增加。由于界面分散在整個(gè)塊體中，激子不會(huì)因擴(kuò)散長(zhǎng)度太小而損失，因?yàn)槔硐肭闆r下，所有激子都將在其壽命內(nèi)被解離。在這個(gè)概念中，電荷也在不同的相中被分開(kāi)，因此復(fù)合在很大程度上被減少，光電流通常與光強(qiáng)度呈線性[19-21]或略次線性[22-24]。因此，，本體異質(zhì)結(jié)器件對(duì)混合物中的納米尺度形貌更為敏感。以 P3HT:PCBM 共混物作為活性層的器件，在AM 1.5G 的光照下，其光電轉(zhuǎn)換效率在 3.5%以上[25]。1.3.4 疊層有機(jī)太陽(yáng)能電池該電池是將兩個(gè)或多個(gè)太陽(yáng)能電池通過(guò)串聯(lián)的方式，重新組成一個(gè)新的器件，是擴(kuò)散雙層本體異質(zhì)結(jié)器件，其結(jié)構(gòu)如圖 1.1（d）所示。目前由南開(kāi)大學(xué)陳永勝教授帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)制備的疊層太陽(yáng)能電池，其效率已經(jīng)突破 17%[10]。但疊層太陽(yáng)能器件最大的缺陷是制備工藝比較復(fù)雜，極大地制約了工業(yè)化的應(yīng)用。

形成激子（束縛電子-空穴對(duì)）。當(dāng)活性層被太陽(yáng)光照射時(shí)，合物（波長(zhǎng)在其吸收范圍內(nèi)）吸收，產(chǎn)生激子（電子空穴對(duì)）2）激子擴(kuò)散濃度的差異，激子將在活性層中擴(kuò)散。在擴(kuò)散過(guò)程中，一些激將能量釋放到周?chē)ǚ禽椛鋸?fù)合），一些激子可以重新組合并合，這對(duì) PSC 是沒(méi)用的）；3）載流子分離給、受體之間的最低未占分子軌道（LUMO）偏移，兩個(gè)電極成的強(qiáng)內(nèi)部電場(chǎng)，當(dāng)電子從給體（D）向受體（A）轉(zhuǎn)移時(shí)，體和受體之間的界面處解離為自由電子和空穴。如果激子也是體相產(chǎn)生的，自由電子和空穴也可以通過(guò)空穴從 A 轉(zhuǎn)移到 D 4）載流子傳輸部電勢(shì)的作用下，光生電子和空穴傳輸?shù)姆较蚍謩e為負(fù)極和正5）載流子收集和負(fù)極分別收到來(lái)自活性層/電極界面上的空穴和電子。
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TB33;TM914.4

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 田禾;;有機(jī)太陽(yáng)能電池有望商品化[J];國(guó)際學(xué)術(shù)動(dòng)態(tài);2002年01期

2 ;我國(guó)科學(xué)家研獲高性能柔性有機(jī)太陽(yáng)能電池[J];軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品;2019年11期

3 ;我國(guó)科學(xué)家研獲高性能柔性有機(jī)太陽(yáng)能電池[J];浙江化工;2019年11期

4 陳立桅;;通過(guò)分子結(jié)構(gòu)調(diào)控方法實(shí)現(xiàn)非富勒烯型有機(jī)太陽(yáng)能電池在綠色溶劑中的應(yīng)用[J];物理化學(xué)學(xué)報(bào);2019年12期

5 ;德國(guó)開(kāi)發(fā)基于半透明有機(jī)太陽(yáng)能電池材料的智能太陽(yáng)鏡[J];軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品;2017年15期

6 黃輝;;有機(jī)太陽(yáng)能電池的發(fā)展、應(yīng)用及展望[J];工程研究-跨學(xué)科視野中的工程;2017年06期

7 李昂;;有機(jī)太陽(yáng)能電池材料研究新進(jìn)展[J];電子世界;2018年06期

8 ;柔性有機(jī)太陽(yáng)能電池研究取得進(jìn)展[J];人工晶體學(xué)報(bào);2018年05期

9 拉迪婭;;有機(jī)太陽(yáng)能電池以及工作方式分析（英文）[J];現(xiàn)代鹽化工;2018年03期

10 ;我國(guó)科學(xué)家在有機(jī)太陽(yáng)能電池領(lǐng)域取得重要突破[J];浙江化工;2018年08期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 賈博宇;陸恒;占肖衛(wèi);;基于十一并稠環(huán)電子受體的有機(jī)太陽(yáng)能電池[A];第五屆新型太陽(yáng)能電池學(xué)術(shù)研討會(huì)摘要集（有機(jī)太陽(yáng)能電池篇）[C];2018年

2 胡拯豪;張�？�;安橋石;;基于二元器件互補(bǔ)的光伏參數(shù)制備三元有機(jī)太陽(yáng)能電池[A];第五屆新型太陽(yáng)能電池學(xué)術(shù)研討會(huì)摘要集（有機(jī)太陽(yáng)能電池篇）[C];2018年

3 高亮;張志國(guó);李永舫;;基于給受體吸收互補(bǔ)的高效全聚合物有機(jī)太陽(yáng)能電池[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第30屆學(xué)術(shù)年會(huì)摘要集-第二十二分會(huì)：有機(jī)光伏的機(jī)遇和挑戰(zhàn)[C];2016年

4 童金輝;熊思醒;毛霖;周印華;;柔性多結(jié)有機(jī)太陽(yáng)能電池:高電壓及大面積化[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第30屆學(xué)術(shù)年會(huì)摘要集-第二十二分會(huì)：有機(jī)光伏的機(jī)遇和挑戰(zhàn)[C];2016年

5 張有丹;張浩力;;并五苯衍生物的單線態(tài)裂分及其在有機(jī)太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用[A];第一屆新型太陽(yáng)能電池暨鈣鈦礦太陽(yáng)能電池學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2014年

6 高興宇;楊迎國(guó);季庚午;鄭官豪杰;;有機(jī)太陽(yáng)能電池和鈣鈦礦太陽(yáng)能電池制備中的同步輻射表征及其構(gòu)效關(guān)系研究[A];第一屆新型太陽(yáng)能電池暨鈣鈦礦太陽(yáng)能電池學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2014年

7 孫倩倩;張福俊;張苗;;通過(guò)極性溶劑浸潤(rùn)的方法提高有機(jī)太陽(yáng)能電池的性能[A];第二屆新型太陽(yáng)能電池學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2015年

8 Zhengguo Xiao;Qingfeng Dong;Wenjing Tian;Hui Huang;Jinsong Huang;;極性小分子對(duì)有機(jī)太陽(yáng)能電池性能的提升（英文）[A];第二屆新型太陽(yáng)能電池學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2015年

9 張苗;張�？�;;兩步倒置處理協(xié)同三元策略制備高效率全小分子有機(jī)太陽(yáng)能電池[A];第四屆新型太陽(yáng)能電池學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2017年

10 石慧;夏若曦;孫辰;肖經(jīng)洋;吳志鴻;黃飛;葉軒立;曹鏞;;基于界面工程及光學(xué)調(diào)控的高效半透明有機(jī)太陽(yáng)能電池[A];第四屆新型太陽(yáng)能電池學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2017年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 記者 孫玉松 通訊員 吳軍輝;17.3%! 中國(guó)科學(xué)家刷新有機(jī)太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)化效率[N];科技日?qǐng)?bào);2018年

2 本報(bào)記者 張晶晶 通訊員 吳軍輝;有機(jī)太陽(yáng)能電池光電轉(zhuǎn)化效率世界之“最”誕生記[N];中國(guó)科學(xué)報(bào);2019年

3 記者 劉曉倩;蘭州大學(xué)等揭示全小分子有機(jī)太陽(yáng)能電池設(shè)計(jì)思路[N];中國(guó)科學(xué)報(bào);2019年

4 本報(bào)見(jiàn)習(xí)記者 辛雨;有機(jī)太陽(yáng)能電池進(jìn)化出“新物種”[N];中國(guó)科學(xué)報(bào);2019年

5 本報(bào)記者 陳建強(qiáng) 劉茜 本報(bào)通訊員 吳軍輝;我科學(xué)家研獲高性能柔性有機(jī)太陽(yáng)能電池[N];光明日?qǐng)?bào);2019年

6 記者 劉霞;有機(jī)太陽(yáng)能電池光電轉(zhuǎn)化率創(chuàng)紀(jì)錄[N];科技日?qǐng)?bào);2018年

7 記者 陳建強(qiáng) 劉茜 通訊員 吳軍輝;我科學(xué)家刷新有機(jī)太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)化光電率最高紀(jì)錄[N];光明日?qǐng)?bào);2018年

8 通訊員 吳軍輝 記者 馮國(guó)梧;有機(jī)太陽(yáng)能電池光電轉(zhuǎn)化率達(dá)12.7%[N];科技日?qǐng)?bào);2016年

9 記者 邱登科;有機(jī)太陽(yáng)能電池光電轉(zhuǎn)換效率大幅提高[N];民營(yíng)經(jīng)濟(jì)報(bào);2016年

10 華凌;小分子有機(jī)太陽(yáng)能電池增效50%[N];科技日?qǐng)?bào);2013年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 Danish Khan;碳納米管在有機(jī)太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用[D];華北電力大學(xué)(北京);2019年

2 劉莎;高效有機(jī)太陽(yáng)能電池及其器件特性研究[D];華南理工大學(xué);2019年

3 馬丹陽(yáng);有機(jī)太陽(yáng)能電池小分子受體材料的設(shè)計(jì)、合成與光伏性能研究[D];北京化工大學(xué);2018年

4 毛霖;大面積有機(jī)太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)與毛筆印刷技術(shù)研究[D];華中科技大學(xué);2018年

5 梁銓斌;有機(jī)太陽(yáng)能電池的載流子動(dòng)力學(xué)研究[D];華南理工大學(xué);2018年

6 秦云朋;基于非富勒烯受體的聚合物光伏電池器件研究[D];北京科技大學(xué);2019年

7 劉曉鳳;基于三蝶烯和傒二酰亞胺構(gòu)筑新型三維有機(jī)太陽(yáng)能電池受體材料[D];北京理工大學(xué);2017年

8 張馨元;納米材料在有機(jī)太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用研究[D];吉林大學(xué);2019年

9 王文艷;基于金屬銀納米結(jié)構(gòu)改善有機(jī)太陽(yáng)能電池光吸收性能的研究[D];太原理工大學(xué);2017年

10 苗洋;具有N型大π共軛結(jié)構(gòu)的有機(jī)光伏材料的合成及應(yīng)用[D];吉林大學(xué);2018年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 尹攀;基于小分子受體的三元有機(jī)太陽(yáng)能電池的構(gòu)筑和性能研究[D];湘潭大學(xué);2019年

2 黃茁豪;基于含卟啉基元聚合物的有機(jī)太陽(yáng)能電池形貌調(diào)控及三元共混體系研究[D];湘潭大學(xué);2019年

3 吳一雪;溶液法復(fù)合氧化物的合成及在有機(jī)太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用研究[D];湘潭大學(xué);2019年

4 朱佳寧;基于引達(dá)省并二噻吩和引達(dá)省并二噻吩并噻吩的有機(jī)光伏材料的合成及其性能研究[D];湘潭大學(xué);2019年

5 劉思奇;共軛聚合物和富勒烯作為增容劑優(yōu)化有機(jī)太陽(yáng)能電池活性層薄膜形貌[D];南昌大學(xué);2019年

6 譚蕓;基于極性基團(tuán)調(diào)控有機(jī)太陽(yáng)能電池電子傳輸層界面特性的研究[D];南昌大學(xué);2019年

7 張立福;高效三元有機(jī)太陽(yáng)能電池活性層形貌的精確調(diào)控與穩(wěn)定性的研究[D];南昌大學(xué);2019年

8 余鄒康寧;硫醇調(diào)控有機(jī)太陽(yáng)能電池活性層形貌提高穩(wěn)定性的機(jī)理研究[D];南昌大學(xué);2019年

9 廖志輝;側(cè)鏈工程調(diào)控寬帶隙聚合物給體優(yōu)化有機(jī)太陽(yáng)能電池性能[D];南昌大學(xué);2019年

10 王薇;基于環(huán)境友好溶劑的高性能有機(jī)太陽(yáng)能電池[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2019年

本文編號(hào)：2605644