有機聚合物太陽能電池具備重量輕、柔性度高、制備成本低廉、可適用于溶液加工和對環(huán)境影響較小等特點,在柔性穿戴、光伏建筑一體化等方面具有良好的應(yīng)用潛力,因而受到人們關(guān)注。當(dāng)今聚合物太陽能電池的劣勢之一在于其光電轉(zhuǎn)換效率還比較低,而界面工程是解決其性能低的一種有效手段。研制出具有適當(dāng)?shù)碾姾蛇x擇能力并與光活性層材料能級匹配的界面材料,對進(jìn)一步提高有機聚合物太陽能電池的效率和穩(wěn)定性具有重要意義。為此,本論文選用典型的金屬氧化物ZnO作為有機聚合物太陽能電池中的界面材料,進(jìn)一步優(yōu)化其制備工藝,使得相應(yīng)器件的光電轉(zhuǎn)換效率得到了提升,具體工作如下:（1）研究了摻雜有機電子傳輸材料PFN對ZnO前驅(qū)體溶液改性對聚合物太陽能電池器件的光電轉(zhuǎn)化效率的影響。結(jié)果顯示:當(dāng)在ZnO前驅(qū)體溶液中摻加0.4%的PFN時,器件的平均光電轉(zhuǎn)化效率最高,達(dá)到了8.71%。還研究ZnO前驅(qū)體溶液溶膠-凝膠反應(yīng)溫度對該溶液光學(xué)特性和對應(yīng)的聚合物太陽能電池器件光電轉(zhuǎn)化效率的影響。結(jié)果顯示:在15 ^oC進(jìn)行溶膠-凝膠反應(yīng)的ZnO前驅(qū)體溶液制備的ZnO電子傳輸層相對應(yīng)的聚合物太陽能電池器件光電轉(zhuǎn)化效率最佳,為9... 

【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

012-2018全球可再生能源發(fā)電量年增長來源示意圖[1]

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文4究的共軛聚合物包括聚噻吩[117]、聚苯撐乙烯[118]、聚芴[18,119]、聚卡唑[19,120]和聚苯并二噻吩[121]等，而用于有機光伏器件的小分子有機半導(dǎo)體材料包括富勒烯及其衍生物[122]、酞菁[123]、苝衍生物[124]和近年來興起的稠環(huán)電子受體[125-130]等。共軛有機分子中理想的可見光吸收和電荷傳輸特性來自于不飽和原子（主要是碳）之間的p鍵網(wǎng)絡(luò)。分子共軛部分的碳原子利用三個sp2軌道形成強s鍵，而垂直于分子平面的p軌道能夠形成p鍵，p鍵的局域化程度不如強s鍵。多個原子間的共軛增加允許p軌道的離域（在共軛聚合物中，這通常延伸超過2-10個重復(fù)單元），這可以為電荷的傳導(dǎo)提供支持。(a)（b）圖1-3半導(dǎo)體材料中的激子傳輸模型。(a)無機半導(dǎo)體中的Mott-Wannier激子；(b)有機半導(dǎo)體中的Frenkel激子有機電子材料中經(jīng)過光吸收后形成激子。激子是一個準(zhǔn)粒子，由最低未占據(jù)分子軌道（lowestunoccupiedmolecularorbital，LUMO）中的電子和最高占據(jù)分子軌道（highestoccupiedmolecularorbital，HOMO）中的空穴組成。有機半導(dǎo)體與無機半導(dǎo)體的主要區(qū)別在于電荷載流子的局域化程度更高，異性電荷之間的庫侖力吸引更強。在無機晶體材料中，分子鍵相對較強。而在有機材料中，分子軌道的局域

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文6（2）激子擴散產(chǎn)生的激子在給體內(nèi)部擴散到給體和受體材料的界面處。如果擴散距離離界面太遠(yuǎn)，則會產(chǎn)生激子衰變或電荷載流子復(fù)合。與上下堆疊的雙層結(jié)構(gòu)相比，給體受體材料混合的體異質(zhì)結(jié)減少了擴散長度LD，并降低了激子的衰減率。理想情況下，兩相的尺寸應(yīng)在小于4-20nm的激子擴散長度LD的范圍內(nèi)。（3）激子解離激子在給體和受體材料的界面處，受到內(nèi)建電場或外加電場作用解離成自由電子和空穴。（4）電荷載流子傳輸與收集自由電荷載流子由內(nèi)部電場分開，該內(nèi)部電場由功函數(shù)不同的電極產(chǎn)生。它們通過給體和受體材料傳輸，電子在陰極被收集，空穴在陽極被收集。光電流是通過直接短路或?qū)ν獠侩娐肥┘迂?fù)載而產(chǎn)生的。圖1-4有機太陽能電池的工作機制示意圖。(a)激子產(chǎn)生；(b)激子擴散；(c)激子解離；(d)電荷載流子傳輸與收集

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Printable SnO2 cathode interlayer with up to 500 nm thickness-tolerance for high-performance and large-area organic solar cells[J]. Yiming Bai,Chunyan Zhao,Shuai Zhang,Shaoqing Zhang,Runnan Yu,Jianhui Hou,Zhan’ao Tan,Yongfang Li.  Science China（Chemistry）. 2020(07)
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本文編號：3452141