有機(jī)太陽(yáng)電池活性層薄膜中的結(jié)晶與相分離結(jié)構(gòu)和光電轉(zhuǎn)換效率密切相關(guān)。如何表征活性層薄膜的結(jié)晶與相分離是個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。本文旨在將第三組分加入經(jīng)典高效的二元體系中,調(diào)控活性層的結(jié)晶與相分離從而提高光電轉(zhuǎn)換效率。期望通過(guò)研究第三組分與給受體相容性的匹配規(guī)律,為選擇合適的第三組分提供新思路。首先,將DRCN5T小分子加入經(jīng)典的PTB7-Th:PC71BM體系中,通過(guò)計(jì)算不同組分之間的相容性,發(fā)現(xiàn)DRCN5T與給體PTB7-Th的相容性較好,而DRCN5T與受體PC71BM的相容性不好,在活性層中產(chǎn)生相分離。通過(guò)添加第三組分的策略優(yōu)化了活性層薄膜的形貌,器件的光電轉(zhuǎn)換效率從10%提高到11.1%。將化學(xué)結(jié)構(gòu)類似的PDCBT和P3HT作為第三組分,引入經(jīng)典的PBDB-T:ITIC體系中。通過(guò)熔點(diǎn)下降法計(jì)算了組分間的Flory-Huggins參數(shù),發(fā)現(xiàn)PDCBT和P3HT與給體PBDB-T的相容性良好,少量的PDCBT和P3HT與PBDB-T都能形成雙分子結(jié)晶。第三組分與受體ITIC的相容性則有差別,其中,PDCBT與ITIC不相容,而P3HT與ITIC的相容性較好。第三組分與給受體的相容性滿足一定的... 

【文章來(lái)源】：南昌大學(xué)江西省 211工程院校

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

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圖１．１本體異質(zhì)結(jié)有機(jī)太陽(yáng)電池的結(jié)構(gòu)

?第１章緒論???１．３有機(jī)太陽(yáng)電池的器件參數(shù)??ｆ＿??ｕ?ｈ?．?■?■．．．??０．０?０．２?０．４?０．６?０．８??Ｖｏｌｔａｇｅ?（Ｖ）??圖１．２有機(jī)太陽(yáng)電池的電流密度－電壓（Ｊ－Ｆ）曲線。??Ｆｉｇｕｒｅ?Ｘ．２Ｊ－Ｖｃｕｒｖｅｓ?ｏｆ?ＯＳＣｓ．??光電轉(zhuǎn)換效率：被有機(jī)太陽(yáng)電池吸收并轉(zhuǎn)化為有效電能與入射光能量的比??值，這個(gè)器件參數(shù)是有機(jī)太陽(yáng)電池的最重要參數(shù)，其數(shù)值高低反映有機(jī)太陽(yáng)電池??性能的優(yōu)劣。??ＰＣＥ?＝?Ｐｍａｘ／?Ｐｌｉｇｈｔ?＝（廠。。ｘ＊／ｓｃｘＦＦ／Ｐｌｉｇｈｔ）ｘ?１００％??Ｐｌｉｇｈｔ：入射光光照強(qiáng)度，Ｐｍａｘ．？器件最大輸出功率。Ｊｓｅ和ＦＦ這三個(gè)器??件參數(shù)則決定著器件最大輸出功率的大校??開路電壓（Ｏｐｅｎｃｉｒｃｕｉｔｖｏｌｔａｇｅ，Ｆ〇ｃ）：在ＡＭ１．５Ｇ模擬太陽(yáng)光照下有機(jī)太陽(yáng)??電池正負(fù)極短路時(shí)的電壓，單位：Ｖ。具體計(jì)算公式如下：??ｅＶ〇ｃ?＝?Ｅｇ－０．３?ｅＶ??ｅ?為元電荷，Ｅｇ?為受體的?ＬＵＭＯ?軌道（Ｌｏｗｅｓｔ?Ｕｎｏｃｃｕｐｉｅｄ?Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ?Ｏｒｂｉｔａｌ，??ＬＵＭＯ）和給體的?ＨＯＭＯ?軌道（Ｈｉｇｈｅｓｔ?Ｏｃｃｕｐｉｅｄ?Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ?Ｏｒｂｉｔａｌ，ＨＯＭＯ）的??能級(jí)差。Ｆ〇ｃ除了和能級(jí)差有關(guān)聯(lián)，也和光強(qiáng)、電極功函數(shù)、溫度、載流子密度??等有關(guān)。??短路電流（Ｓｈｏｒｔｃｉｒｃｕｉｔｃｕｒｒｅｎｔ，Ｊｓｃ）：在ＡＭ１．５Ｇ模擬太陽(yáng)光照下有機(jī)太陽(yáng)??電池正負(fù)極短路時(shí)的電流密度，單位為ｍＡ／ｃｍ２。；與活性層材料的光吸收、載??流子的遷移和收集等有關(guān)。??填充因子（ＦｉｌｌＦａｃｔｏｒ，?ＦＦ）：??ＦＦ

相互作用參數(shù)ｘ值的進(jìn)一步分析??在比較相互作用參數(shù)Ｘ值大小時(shí)，剛開始都是采用Ｔ．?Ｎｉｓｈｉｌ和Ｔ．?Ｔ．?Ｗａｎｇ的??參考標(biāo)準(zhǔn)，但是對(duì)于高分子：高分子、高分子：小分子和小分子：小分子混合物，Ｔ．??Ｎｉｓｈｉｌ和Ｔ．Ｔ．?Ｗａｎｇ的參考標(biāo)準(zhǔn)無(wú)法準(zhǔn)確地描述不同物質(zhì)之間的相互作用參數(shù)的??差異。因此，本章的相互作用參數(shù)的參考標(biāo)準(zhǔn)回到最原始的標(biāo)準(zhǔn)，［１５］即將式２＿７??變成下面的公式：??ＡＧｍ?＜＆２??＝?＋?瓦，打中２?＋?Ｘ中ｉ％?（３－２）??根據(jù)公式３－２擬合出圖３．２。??（ａ）?ｒ?１?（ｂ）?＾??Ｊ?ｋｂ／??０．０?０．２?〇．４?０?０．６?０．８?１．０?〇？〇?〇－２?。－、。６?〇－８?１．〇??圖３．２不同組成的吉布斯自由能，（ａ）相容模型和（ｂ）不相容模型。??Ｆｉｇｕｒｅ?３．２?Ｇｉｂｂｓ?ｆｒｅｅ?ｅｎｅｒｇｙ?ｏｆ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｂｌｅｎｄｓ，?（ａ）?ｍｉｓｃｉｂｌｅ?ａｎｄ?（ｂ）?ｉｍｍｉｓｃｉｂｌｅ?ｍｏｄｅｌｓ．??假設(shè)兩種物質(zhì)混合后形成兩個(gè)相，兩種物質(zhì)混合后的組成體積占比為中０，??呈Ａ相的兩種物質(zhì)體積混合組成Ｏａ，Ａ相所占總體積分?jǐn)?shù)ｆａ。呈Ｂ相的兩種物??質(zhì)體積混合組成Ｂ相所占總體積分?jǐn)?shù)ｆｂ?（因?yàn)橹挥袃上嗨裕妫?＝?ｌ－ｆａ）。利??用杠桿原理可知??＝?＋?（３－３）??ｃ?—中０?ｃ?＾０?－?，，??ｆａ＝＾：?ｆｂ＝＾：?（３＇４）??則兩相相分離的自由能可表示為：??ｐ?ｃ?ｎ?ｔ?ｃ?ｒ，?（＾ｂ?－?＾〇）＾ａ?＋?（＾０?－?＾ａ）Ｇｂ??Ｇａｂ＝ｆａＧａ?＋?ｆｂＧｂ＝???（３－５）??從圖中可以

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Solvent additive-free ternary polymer solar cells with 16.27% ef?ciency[J]. Qiaoshi An,Xiaoling Ma,Jinhua Gao,Fujun Zhang.  Science Bulletin. 2019(08)
[2]Synergistic effect of fluorination on both donor and acceptor materials for high performance non-fullerene polymer solar cells with 13.5% efficiency[J]. Qunping Fan,Wenyan Su,Yan Wang,Bing Guo,Yufeng Jiang,Xia Guo,Feng Liu,Thomas P.Russell,Maojie Zhang,Yongfang Li.  Science China（Chemistry）. 2018(05)



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