在全球面臨能源危機(jī)的今天,太陽(yáng)能電池得到了極大地重視和發(fā)展,由于無(wú)機(jī)太陽(yáng)能電池成本高,制備工藝復(fù)雜等缺點(diǎn)限制它的進(jìn)一步發(fā)展,而聚合物太陽(yáng)能電池(PSCs)因其具有低成本、易加工、質(zhì)量輕、柔性等特點(diǎn),受到了廣泛的關(guān)注和研究。除了合成高性能的活性層材料和對(duì)其形貌調(diào)控之外,通過(guò)界面修飾來(lái)提高PSCs的性能也是行之有效的方法。在本文中,通過(guò)選用環(huán)境友好型水/醇溶性的三類小分子作PSCs的陰極界面修飾層,不但提高了PSCs的性能而且實(shí)現(xiàn)了其制備過(guò)程的綠色化。主要工作如下:首先,將天然存在的生物材料L-精氨酸(L-Arg)引入倒置PSCs中作陰極修飾的電子傳輸層(ETL),實(shí)現(xiàn)同時(shí)提高開路電壓(V_OC),短路電流(J_SC)和填充因子(FF)的目標(biāo),使得PSCs的能量轉(zhuǎn)換效率(PCE)從1.90%增加到9.00%,器件性能得到較大的提升。采用紫外線光電子能譜儀和X射線光電子能譜等方法研究器件內(nèi)建電勢(shì)提高的原因,發(fā)現(xiàn)界面偶極層存在的證據(jù),并得出L-Arg的加入能降低陰極電極的功函數(shù)。同時(shí),結(jié)合接觸角以及阻抗等手段解釋器件性能提高的原因。此外,ZnO/L-Ar...

【文章頁(yè)數(shù)】：78 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 引言
    1.2 太陽(yáng)能電池的研究歷程及現(xiàn)狀
    1.3 聚合物太陽(yáng)能電池的工作原理
    1.4 聚合物太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)分類
        1.4.1 肖特基單層電池結(jié)構(gòu)
        1.4.2 給體-受體雙層太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)
        1.4.3 給受體體異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)
        1.4.4 疊層太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)
    1.5 聚合物太陽(yáng)能電池界面修飾層的研究現(xiàn)狀
        1.5.1 陽(yáng)極界面修飾層的研究過(guò)程及現(xiàn)狀
        1.5.2 陰極界面修飾層的研究過(guò)程及現(xiàn)狀
    1.6 本課題的研究目的和主要內(nèi)容
2 聚合物太陽(yáng)能電池制備工藝及表征方法
    2.1 聚合物太陽(yáng)電池結(jié)構(gòu)的分類
    2.2 聚合物太陽(yáng)能電池的制備過(guò)程
        2.2.1 ITO的處理
        2.2.2 界面修飾層的制備
        2.2.3 光活性層的制備
        2.2.4 界面修飾層和電極的制備
    2.3 聚合物太陽(yáng)能電池主要的性能參數(shù)
        2.3.1 開路電壓(V_OC)
        2.3.2 短路電流密度(J_SC)
        2.3.3 填充因子(FF)
        2.3.4 能量轉(zhuǎn)換效率(PCE)
        2.3.5 外量子效率(EQE)
    2.4 聚合物太陽(yáng)能電池主要的光電性能測(cè)試
        2.4.1 紫外-可見(jiàn)吸收光譜測(cè)試系統(tǒng)
        2.4.2 聚合物太陽(yáng)能電池J-V曲線測(cè)試系統(tǒng)
        2.4.3 聚合物太陽(yáng)能電池外量子效率(EQE)測(cè)試系統(tǒng)
    2.5 本章小結(jié)
3 基于水溶性L-精氨酸(L-Arg)陰極界面修飾層在聚合物太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)原料、試劑及儀器
    3.3 界面修飾層薄膜的性能研究
        3.3.1 界面修飾層的光學(xué)特性
        3.3.2 界面修飾層的XPS表征
        3.3.3 界面修飾層的UPS表征
        3.3.4 界面修飾層接觸角的研究
        3.3.5 界面修飾層AFM的研究
    3.4 聚合物太陽(yáng)能電池的制備
    3.5 聚合物太陽(yáng)能電池的性能研究及表征
        3.5.1 聚合物太陽(yáng)能電池電流密度-電壓(J-V)性能測(cè)試
        3.5.2 聚合物太陽(yáng)能電池外量子效率(EQE)性能測(cè)試
        3.5.3 聚合物太陽(yáng)能電池激子解離的研究
        3.5.4 聚合物太陽(yáng)能電池導(dǎo)電性能的研究
        3.5.5 聚合物太陽(yáng)能電池穩(wěn)定性的研究
    3.6 本章小結(jié)
4 基于水/醇溶性Phen系列的陰極界面修飾層在聚合物太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)原料、試劑及儀器
    4.3 Phen系列界面修飾層薄膜的性能研究
        4.3.1 界面修飾層的光學(xué)特性
        4.3.2 界面修飾層接觸角的研究
        4.3.3 界面修飾層AFM的研究
    4.4 聚合物太陽(yáng)能電池的制備
    4.5 聚合物太陽(yáng)能電池的性能研究及表征
        4.5.1 聚合物太陽(yáng)能電池電流密度-電壓(J-V)性能測(cè)試
        4.5.2 聚合物太陽(yáng)能電池外量子效率(EQE)性能測(cè)試
        4.5.3 聚合物太陽(yáng)能電池激子解離的研究
        4.5.4 聚合物太陽(yáng)能電池導(dǎo)電性能的研究
    4.6 本章小結(jié)
5 基于六次甲基四胺(C₆H₁₂N₄)陰極界面修飾層在聚合物太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用
    5.1 引言
    5.2 實(shí)驗(yàn)原料、試劑及儀器
    5.3 六次甲基四胺界面修飾層薄膜的性能研究
        5.3.1 界面修飾層的光學(xué)特性
        5.3.2 界面修飾層接觸角的研究
        5.3.3 界面修飾層AFM的研究
    5.4 聚合物太陽(yáng)能電池的制備
    5.5 聚合物太陽(yáng)能電池的性能研究及表征
        5.5.1 聚合物太陽(yáng)能電池電流密度-電壓(J-V)性能測(cè)試
        5.5.2 聚合物太陽(yáng)能電池外量子效率(EQE)性能測(cè)試
        5.5.3 聚合物太陽(yáng)能電池激子解離的研究
        5.5.4 聚合物太陽(yáng)能電池導(dǎo)電性能的研究
    5.6 本章小結(jié)
結(jié)論
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間的研究成果



本文編號(hào)：3756484