有機(jī)太陽能電池具有質(zhì)輕、柔性和可以進(jìn)行大面積制備的優(yōu)點(diǎn)。目前,有機(jī)太陽能電池的效率已經(jīng)突破了18%�；诰酆衔锸荏w的有機(jī)太陽能電池在熱力學(xué)和機(jī)械穩(wěn)定性上具有明顯的優(yōu)勢,效率已經(jīng)突破了11%,這使其成為研究的熱點(diǎn)之一,其快速發(fā)展對推動有機(jī)太陽能電池的商業(yè)化具有重要意義。本論文工作的重點(diǎn)是從聚合物受體和聚合物給體兩個角度來探索提高全聚合物有機(jī)太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率（PCE）的方法。首先,研究了不對稱結(jié)構(gòu)的引入對聚合物受體的影響,并與實(shí)驗(yàn)室發(fā)展的聚合物給體構(gòu)建了全聚合物有機(jī)太陽能電池;其次,研究了不對稱結(jié)構(gòu)的引入對聚合物給體的影響,并與經(jīng)典的聚合物受體構(gòu)建了全聚合物有機(jī)太陽能電池;最后,通過側(cè)鏈修飾的方法來優(yōu)化聚合物受體的性能。同時,探究了器件制備工藝對電池效率的影響。（1）設(shè)計和合成了一種具有不對成結(jié)構(gòu)的受體聚合物PBDTβNPDI,該聚合物在300-600nm的光譜區(qū)存在著較強(qiáng)的光學(xué)吸收,與PTBTz-2在可見和近紅外光譜區(qū)存在著互補(bǔ)的光學(xué)吸收�；赑TBTz-2:PBDTβNPDI活性層的形貌在退火和添加DIO處理后得到了顯著的改善,相分離程度以及結(jié)晶度得到了提高。優(yōu)化條件下器件的效... 

【文章來源】：青島科技大學(xué)山東省

【文章頁數(shù)】：88 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

有機(jī)太陽能電池的器件結(jié)構(gòu)器件示意圖[15]

全聚合物有機(jī)太陽能電池的研究6圖1-2有機(jī)太陽能電池的工作原理示意圖[35]Figure1-2WorkingmechanismschematicdiagramoftheOSCs[35]決定有機(jī)太陽能電池光電轉(zhuǎn)換性能的因素包括開路電壓（Open-circuitvoltage,Voc）、短路電流密度（Short-circuitcurrentdensity,Jsc）、填充因子（Fillfactor,FF）、能量轉(zhuǎn)換效率（Powerconversionefficiency,PCE）以及外量子效率（externalquantumefficiency,EQE）[45]。具體可以用圖1-3所示的有機(jī)太陽能電池的伏安特性曲線（J-V曲線）表示。（1）開路電壓（VOC）：指的是太陽能電池器件在電流等于零或者外電路為開路時的電壓。Voc是一個特征參數(shù)，隨界面能（△EDA）的增加而增加，而界面能由給體的HOMO與受體的LUMO能極差決定[46]。所以，一般可用公式（1/e）（EDONORHOMO-EACCEPTORLUMO）/e-0.3V來表示開壓，同時Voc也與復(fù)合動力學(xué)、飽和暗電流密度以及活性層的形貌等因素有關(guān)。通常可采用優(yōu)化給體和受體的結(jié)構(gòu)使之實(shí)現(xiàn)擇優(yōu)取向來減少構(gòu)象紊亂來增加器件的Voc。（2）短路電流密度（JSC）:指的是太陽能電池外電路短路時或者電壓等于零時的電流密度。器件的短路電流密度主要受活性層吸光能力的影響，但載流子的遷移率，活性層的形貌也是影響短路電流密度的因素[39]。（3）填充因子（FF）：指的是器件輸出的最大功率與Voc和Jsc的乘積之比，跟J-V曲線的形狀有很大關(guān)系。從定義上看影響到Voc和Jsc的因素也會影響到FF。如：活性層的形貌，載流子的遷移速率等[47]。（4）能量轉(zhuǎn)換效率（PCE）:指的是器件的最大功率（Pmax）與光輸入功率（Pin）的比值，即PCE==××/。Pin通常為模擬太陽光強(qiáng)度為AM1.5G時的光照功率值，約為1.5mWcm-2。通常以PCE數(shù)值的大小作為評價?

青島科技大學(xué)研究生學(xué)位論文7（5）外量子效率（Externalquantumefficiency，EQE）：指的是在一定波長下，太陽能電池器件能夠產(chǎn)生的電子數(shù)與入射光子數(shù)的比值。外量子效率的圖譜揭示了太陽能電池器件對于不同波長的入射的響應(yīng)。EQE通常也被視為驗(yàn)證電流是否可信的一個指標(biāo)，一般高性能電池的EQE值也較高。圖1-3太陽能的J-V曲線以及器件參數(shù)[46,47]Figure1-3J-Vcurveanddeviceparametersoforganicsolarcells[46,47]通過分析各參數(shù)之間的關(guān)系可以發(fā)現(xiàn)PCE的大小受到JSC，VOC，F(xiàn)F這三個參數(shù)的影響。所以有機(jī)太陽能電池的研究應(yīng)以如何提高這三個參數(shù)為出發(fā)點(diǎn)。目前，針對這一問題通常是從兩個方面來進(jìn)行研究的：（1）研發(fā)和設(shè)計性能優(yōu)異的活性層材料，（包括給體和受體）以此來提高活性層對于太陽光子的吸收，產(chǎn)生高效的激子解離以及電子和空穴的運(yùn)輸；（2）進(jìn)行器件工藝上的優(yōu)化，包括給體和受體的組合，溶劑的選擇，共混溶液的處理和活性層薄膜的處理等，通過器件結(jié)構(gòu)的優(yōu)化可以在很大程度上提高器件的性能。1.4有機(jī)太陽能電池受體材料的發(fā)展1.4.1富勒烯受體材料的發(fā)展有機(jī)太陽能電池的受體材料主要包括富勒烯及其衍生物和非富勒烯兩種。其中非富勒烯受體又可以分為小分子受體和聚合物受體[48]。2015年前的有機(jī)太陽能電池普遍以富勒烯衍生物作為電子受體，其中最著名的是PC61BM和PC71BM（結(jié)


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