近年來,基于有機(jī)給受體材料的單節(jié)有機(jī)本體異質(zhì)結(jié)型太陽能電池的器件效率已經(jīng)達(dá)到14%,其光電轉(zhuǎn)換效率的提高主要得益于新型的給受體材料。通過拓寬給受體材料的吸收光譜并降低其能量損失,使得短路電流和開路電壓得以提高。然而,由于有機(jī)太陽能電池的內(nèi)量子效率通常難以達(dá)到90%以上,而外量子效率通常難以超過80%,導(dǎo)致光電流大小受到抑制,制約了效率的進(jìn)一步提高。激子的產(chǎn)生、擴(kuò)散和分離與活性層的形貌有著緊密聯(lián)系,因此,可以通過優(yōu)化活性層的形貌來調(diào)控器件的外量子效率和最終的器件性能。在溶液加工制備活性層薄膜過程中,受到動力學(xué)因素和熱力學(xué)因素的影響,隨著溶劑的揮發(fā),給受體材料會在薄膜垂直尺度上呈現(xiàn)不同比例的分布,形成一定的垂直相分離梯度。而給受體材料在活性層內(nèi)的分布情況,會直接影響器件的光電轉(zhuǎn)換效率。本論文中,我們通過改變與活性層接觸的界面材料的表面能大小以及通過連續(xù)旋涂方式,來調(diào)控活性層的垂直相分離結(jié)構(gòu)。首先,研究了離子液體改性后的PEDOT:PSS薄膜的導(dǎo)電率和功函數(shù)的變化,探索高性能的界面材料需要滿足的基本性質(zhì)。發(fā)現(xiàn)隨著離子液體摻雜濃度的增加,改性后的PEDOT:PSS薄膜的表面功函數(shù)會明顯下降,降... 

【文章頁數(shù)】：138 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 引言
    1.1 概述
    1.2 有機(jī)太陽能電池
        1.2.1 有機(jī)太陽能電池的結(jié)構(gòu)及基本工作原理
        1.2.2 有機(jī)太陽能電池的基本性能參數(shù)
        1.2.3 太陽能電池的結(jié)構(gòu)發(fā)展歷程
        1.2.4 有機(jī)太陽能電池性能的進(jìn)展和存在的問題
    1.3 有機(jī)太陽能電池活性層的形貌研究
        1.3.1 有機(jī)太陽能電池活性層的垂直相分離
        1.3.2 界面材料誘導(dǎo)本體異質(zhì)結(jié)活性層垂直相分離結(jié)構(gòu)
        1.3.3 連續(xù)旋涂法構(gòu)筑不同垂直相分離結(jié)構(gòu)的本體異質(zhì)結(jié)型有機(jī)太陽能電池
        1.3.4 連續(xù)旋涂法構(gòu)筑給受體雙層準(zhǔn)平面異質(zhì)結(jié)有機(jī)太陽能電池
    1.4 本論文工作的選題與切入點(diǎn)
第2章 PEDOT:PSS空穴傳輸層導(dǎo)電率及功函數(shù)的優(yōu)化及應(yīng)用于有機(jī)太陽能電池的研究
    2.1 引言
    2.2 實(shí)驗(yàn)部分
        2.2.1 實(shí)驗(yàn)原料及試劑
        2.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器與表征手段
        2.2.3 實(shí)驗(yàn)部分
    2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
        2.3.1 m-PEDOT:PSS界面層組成與形貌分析
        2.3.2 m-PEDOT:PSS導(dǎo)電率和功函數(shù)
        2.3.3 器件性能研究
    2.4 本章小結(jié)
第3章 含氯自組裝小分子的三重偶極作用及應(yīng)用于有機(jī)太陽能電池的研究
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)部分
        3.2.1 實(shí)驗(yàn)原料及試劑
        3.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器與表征手段
        3.2.3 實(shí)驗(yàn)部分
    3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
        3.3.1 ITO透明電極預(yù)處理
        3.3.2 SASMs的分子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)
        3.3.3 不同物理方法處理后的ITO/SASMS電極表面性能研究
        3.3.4 Cl-SASMs對ITO的作用機(jī)理分析
        3.3.5 基于ITO/SASMs的有機(jī)太陽能電池器件性能研究
    3.4 本章小結(jié)
第4章 有機(jī)本體異質(zhì)結(jié)活性層垂直相分離的研究
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)部分
        4.2.1 實(shí)驗(yàn)原料及試劑
        4.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器與表征手段
        4.2.3 實(shí)驗(yàn)部分
    4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
        4.3.1 CBSC處理后的ITO表面吸附研究
        4.3.2 界面材料表面能誘導(dǎo)活性層本體異質(zhì)結(jié)垂直相分離的研究
        4.3.3 不同垂直相分離結(jié)構(gòu)的本體異質(zhì)結(jié)活性層的性質(zhì)和器件性能
        4.3.4 連續(xù)旋涂法制備不同垂直相分離梯度的本體異質(zhì)結(jié)活性層.
    4.4 本章小結(jié)
第5章 連續(xù)旋涂法制備給受體雙層準(zhǔn)平面異質(zhì)結(jié)有機(jī)太陽能電池
    5.1 引言
    5.2 實(shí)驗(yàn)部分
        5.2.1 實(shí)驗(yàn)原料及試劑
        5.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器與表征手段
        5.2.3 實(shí)驗(yàn)部分
    5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
        5.3.1 活性層給受體材料與正交溶劑的選取及器件的可加工性研究
        5.3.2 給受體雙層準(zhǔn)平面異質(zhì)結(jié)有機(jī)太陽能電池器件性能的研究
        5.3.3 給受體雙層準(zhǔn)平面異質(zhì)結(jié)薄膜的光學(xué)性能和形貌研究
    5.4 本章小結(jié)
第6章 結(jié)論與展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間的研究成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Ternary organic solar cells offer 14% power conversion efficiency[J]. Zuo Xiao,Xue Jia,Liming Ding.  Science Bulletin. 2017(23)



本文編號：3691710