太陽能電池作為利用太陽能最為有效的手段之一,已經(jīng)受到廣泛關注并引發(fā)世界各國學者們的火熱研究。其中,聚合物太陽能電池以其諸多優(yōu)點脫穎而出,備受矚目。經(jīng)過近二十年的發(fā)展,目前聚合物太陽能電池的能量轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)突破15%,但與商業(yè)化的無機硅太陽能電池相比,仍然存在效率偏低等問題,這些也是制約聚合物太陽能電池發(fā)展的主要原因。因此,如何提高聚合物太陽能電池器件能量轉(zhuǎn)換效率成為擺在人們面前的首要問題。在能源短缺與環(huán)境污染的雙重壓力下,一系列有效的方法被提出,如合成新的給受體材料,使用合適的電荷傳輸層和優(yōu)化器件結構等。眾所周知,新材料的合成需要經(jīng)歷較長的實驗周期,而器件結構優(yōu)化往往需要復雜的實驗工藝。因此,通過優(yōu)化電荷傳輸層來改善電池內(nèi)部電荷傳輸特性成為一種簡單有效的手段來提高器件的能量轉(zhuǎn)換效率。在聚合物太陽能電池中,電荷的萃取、傳輸和收集在器件工作過程中承擔著重要角色,常用的電荷傳輸材料有時并不能滿足器件設計的多方面要求,此時復合或雜化傳輸層便被廣泛關注并成為研究熱點。本文主要通過引入界面偶極子,構建半導體-金屬納米結,以及形成有機-無機復合體系等方法來優(yōu)化電子傳輸層,調(diào)整活性層與電子傳輸層界面間... 

【文章頁數(shù)】：125 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 聚合物太陽能電池
        1.2.1 聚合物太陽能電池的基本工作原理
        1.2.2 聚合物太陽能電池的主要性能參數(shù)
        1.2.3 聚合物太陽能電池的發(fā)展歷程
    1.3 聚合物太陽能電池的電荷傳輸層
        1.3.1 電荷傳輸層作用
        1.3.2 電荷傳輸層材料
        1.3.3 電荷傳輸層改性
    1.4 論文的研究思路和主要內(nèi)容
第二章 基于TiO_2/PFN復合電子傳輸層的聚合物太陽能電池
    2.1 引言
    2.2 器件制備和薄膜表征
    2.3 器件光伏性能測試
    2.4 器件性能提升機制分析
        2.4.1 器件Jsc提高機制分析
        2.4.2 器件Voc提高機制分析
    2.5 本章小結
第三章 基于ZnO-Al復合電子傳輸層的聚合物太陽能電池
    3.1 引言
    3.2 器件制備和薄膜表征
    3.3 器件光伏性能測試
    3.4 器件性能提升機制分析
        3.4.1 ZnO薄膜表面缺陷態(tài)分析
        3.4.2 界面電荷傳輸特性分析
    3.5 本章小結
第四章 基于ZnO:PEI混合電子傳輸層的聚合物太陽能電池
    4.1 引言
    4.2 器件制備和薄膜表征
    4.3 器件光伏性能測試
    4.4 器件性能提升機制分析
        4.4.1 電荷傳輸勢壘分析
        4.4.2 界面電荷萃取和傳輸能力分析
    4.5 后退火處理對器件性能影響分析
        4.5.1 器件光伏性能測試
        4.5.2 暗電流和i-CELIV測試分析
    4.6 后退火處理對界面接觸特性影響分析
        4.6.1 器件制備及性能測試
        4.6.2 界面接觸特性分析和表征
    4.7 本章小結
第五章 總結與展望
    5.1 總結
    5.2 展望
參考文獻
作者簡介及博士期間取得的研究成果
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]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)



本文編號：3705948