本文關(guān)鍵詞：銀納米顆粒對體異質(zhì)結(jié)有機太陽能電池性能的影響，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：有機太陽能電池(OSCs)因其制備工藝簡單、成本低廉、可在大面積柔性襯底上制備等優(yōu)勢而備受關(guān)注,但其光電轉(zhuǎn)化效率較低、壽命較短,成為制約其應(yīng)用的主要因素。大量研究表明,在OSCs中引入貴金屬納米顆粒,利用貴金屬納米顆粒的局域表面等離子激元共振特性來提高活性層的光吸收,進而提高OSCs光電轉(zhuǎn)化效率。但大多數(shù)研究是利用單一形狀金屬納米顆粒改善OSCs性能。本論文在前人研究的基礎(chǔ)上通過將三種不同形狀的銀納米顆粒混合摻雜在體異質(zhì)結(jié)有機太陽能電池的緩沖層與活性層界面來提高其性能,并對其提高機理進行了深入分析。主要研究內(nèi)容如下:1、采用液相化學(xué)合成方法分別制備了銀納米球、銀納米立方體、銀納米三角片。通過測試紫外-可見吸收光譜和透射電子顯微鏡,發(fā)現(xiàn)銀納米球只有一個共振吸收峰在400 nm處;銀納米立方體有三個不同的共振吸收峰,分別為351nm、403nm、452 nm,主吸收峰452 nm;銀納米三角片同樣有三個不同的共振吸收峰,分別為338 nm、419 nm、602 nm,主吸收峰602 nm。銀納米球直徑為15-36 nm;銀納米立方體棱長為40-55 nm;銀納米三角片邊長為35-50 nm,厚度為5-10 nm。2、在基于P3HT:PC60BM體系有機太陽能電池的陽極緩沖層和活性層界面同時摻雜三種銀納米顆粒,研究了銀納米顆粒對電池性能的影響。結(jié)果表明,摻雜混合銀納米顆粒器件的性能優(yōu)于摻雜任一單一形狀銀納米顆粒器件的性能,當(dāng)摻雜銀納米混合顆粒濃度為0.4 mg/ml時,器件性能最優(yōu)。相對于標(biāo)準(zhǔn)器件,其光電轉(zhuǎn)化效率提高了19.3%。3、在基于PTB7:PC70BM體系有機太陽能電池的陽極緩沖層和活性層界面同時摻雜三種銀納米顆粒,詳細(xì)研究了銀納米顆粒對電池性能的影響。得出摻雜銀納米混合顆粒器件的性能優(yōu)于摻雜任一單一形狀銀納米顆粒器件的性能,也優(yōu)于摻雜任意兩種不同形狀銀納米混合顆粒器件的性能;摻雜各向異性銀納米顆粒(銀納米立方、銀納米三角)器件的性能優(yōu)于摻雜各向同性銀納米顆粒(銀納米球)器件的性能。當(dāng)摻雜銀納米混合顆粒濃度為0.4 mg/ml時,器件性能最優(yōu)。相對于標(biāo)準(zhǔn)器件,其光電轉(zhuǎn)化效率提高了17.4%。4、通過對比體異質(zhì)結(jié)有機太陽能電池的倒置結(jié)構(gòu)和正置結(jié)構(gòu)器件,發(fā)現(xiàn)不僅倒置結(jié)構(gòu)器件的功率轉(zhuǎn)化效率高于正置結(jié)構(gòu),而且壽命也明顯長于正置結(jié)構(gòu)。在倒置結(jié)構(gòu)器件的陰極緩沖層界面摻雜銀納米混合顆粒,不僅未能提高器件的性能,反而降低了其性能。
【關(guān)鍵詞】：有機太陽能電池 局域表面等離子激元共振 銀納米顆粒 光電轉(zhuǎn)化效率
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-28
• 1.1 有機太陽能電池的研究背景10-12
• 1.2 有機太陽能電池的工作原理12-18
• 1.2.1 激子的產(chǎn)生、擴散與解離13-15
• 1.2.2 載流子的輸運與收集15-17
• 1.2.3 有機太陽能電池中的電流17-18
• 1.3 有機太陽能電池的性能參數(shù)18-20
• 1.3.1 短路電流及開路電壓19
• 1.3.2 填充因子及效率19-20
• 1.3.3 串聯(lián)電阻與并聯(lián)電阻20
• 1.4 有機太陽能電池器件的結(jié)構(gòu)20-23
• 1.4.1 單層器件20-21
• 1.4.2 雙層異質(zhì)結(jié)器件21
• 1.4.3 體異質(zhì)結(jié)器件21-22
• 1.4.4 串聯(lián)器件22-23
• 1.4.5 三元器件23
• 1.5 局域表面等離子激元共振效應(yīng)23-25
• 1.5.1 局域表面等離子激元共振效應(yīng)簡述23-24
• 1.5.2 局域表面等離子激元共振效應(yīng)在有機太陽能電池中的應(yīng)用24-25
• 1.6 本論文的研究目的、意義及內(nèi)容25-28
• 第二章 銀納米顆粒的制備及表征28-38
• 2.1 銀納米顆粒的制備29-31
• 2.1.1 實驗材料及儀器設(shè)備29-30
• 2.1.2 銀顆納米粒的制備30-31
• 2.2 銀納米顆粒的表征31-34
• 2.3 不同形狀銀納米顆粒混合的表征34-36
• 2.4 本章小結(jié)36-38
• 第三章 體異質(zhì)結(jié)有機太陽能電池的制備38-46
• 3.1 實驗材料及設(shè)備38-39
• 3.2 器件結(jié)構(gòu)39-42
• 3.3 器件制備流程42-44
• 3.4 器件測試與表征44-45
• 3.5 本章小結(jié)45-46
• 第四章 銀納米顆粒對體異質(zhì)結(jié)有機太陽能電池性能的影響46-72
• 4.1 銀納米顆粒對P3HT:PC60BM體異質(zhì)結(jié)有機太陽能電池性能的影響46-53
• 4.1.1 器件結(jié)構(gòu)47
• 4.1.2 器件性能分析47-53
• 4.1.3 本節(jié)小結(jié)53
• 4.2 銀納米顆粒對PTB7:PC70BM體異質(zhì)結(jié)有機太陽能電池性能的影響53-64
• 4.2.1 器件結(jié)構(gòu)54
• 4.2.2 器件性能分析54-64
• 4.2.3 本節(jié)小結(jié)64
• 4.3 銀納米顆粒對PTB7:PC70BM倒置體異質(zhì)結(jié)有機太陽能電池的影響64-71
• 4.3.1 標(biāo)準(zhǔn)器件65-69
• 4.3.2 摻雜顆粒器件69-71
• 4.4 本章小結(jié)71-72
• 第五章 總結(jié)與展望72-74
• 參考文獻(xiàn)74-80
• 致謝80-82
• 碩士期間科研成果82

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10 李慧s

本文編號：318847