有機(jī)太陽能電池(OSCs)具有質(zhì)量輕、易制備、成本低、污染少、可大面積制備和可柔性等優(yōu)點(diǎn),特別是在玻璃幕墻、車載能源領(lǐng)域具有不可替代的市場(chǎng)價(jià)值。目前,為了實(shí)現(xiàn)OSCs的商業(yè)化推廣,首要任務(wù)就是提高OSCs的性能,即光電轉(zhuǎn)換效率(PCE)。有機(jī)半導(dǎo)體材料較低的載流子遷移率是導(dǎo)致器件PCE不理想的關(guān)鍵因素。在低載流子遷移率的情況下,為了有效地取出載流子,人們通常使用較薄的活性層薄膜,這就導(dǎo)致了OSCs器件的入射光吸收率和載流子收集效率相互制約的問題,嚴(yán)重阻礙了OSCs的PCE的提升及其商業(yè)化。為了在一定活性層的條件下,盡可能地提升OSCs的光電轉(zhuǎn)化效率,本文針對(duì)性地提出了新穎的增強(qiáng)入射光吸收率的光學(xué)調(diào)控策略和促進(jìn)載流子收集的界面調(diào)控策略。主要研究內(nèi)容包括:一、我們制備了準(zhǔn)周期性的蛾眼結(jié)構(gòu),并使用軟納米壓印方法將其轉(zhuǎn)移至OSCs的電子傳輸層ZnO上和襯底上。相對(duì)于參比器件,基于準(zhǔn)周期蛾眼結(jié)構(gòu)ZnO的OSCs在PCE上獲得了9.2%的提升�；跍�(zhǔn)周期蛾眼結(jié)構(gòu)ZnO和準(zhǔn)周期蛾眼結(jié)構(gòu)減反層的器件的性能獲得了進(jìn)一步提升。其中,以PTB7-Th:PC₇₁BM為活性層的器件的光電轉(zhuǎn)...

【文章頁數(shù)】：129 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
中文摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 前言
    1.2 有機(jī)太陽能電池的發(fā)展歷程
    1.3 有機(jī)太陽能電池的工作原理
        1.3.1 光的吸收和激子的形成
        1.3.2 激子的擴(kuò)散和解離
        1.3.3 電荷的輸運(yùn)和收集
    1.4 有機(jī)太陽能電池的器件參數(shù)
        1.4.1 開路電壓(VOC)
        1.4.2 短路電流密度(JSC)
        1.4.3 光電轉(zhuǎn)化效率(PCE)
        1.4.4 填充因子(FF)
        1.4.5 串聯(lián)電阻(R_s)和并聯(lián)電阻(R_sh)
    1.5 有機(jī)太陽能電池的器件優(yōu)化手段
        1.5.1 活性層材料的設(shè)計(jì)與選擇
        1.5.2 光調(diào)控結(jié)構(gòu)的應(yīng)用
        1.5.3 傳輸層界面的修飾
    1.6 研究的內(nèi)容和意義
        1.6.1 研究的內(nèi)容
        1.6.2 研究的意義
    1.7 本章小結(jié)
第二章 有機(jī)太陽能電池的制備與表征
    2.1 引言
    2.2 有機(jī)太陽能電池的制備
        2.2.1 玻璃/ITO襯底的準(zhǔn)備
        2.2.2 電子傳輸層的制備
        2.2.3 活性層的制備
        2.2.4 空穴傳輸層的制備
        2.2.5 金屬電極的制備
    2.3 有機(jī)太陽能電池的表征
        2.3.1 電流密度-電壓曲線
        2.3.2 外量子效率
        2.3.3 紫外-可見反射光譜
    2.4 形貌表征
        2.4.1 掃描電子顯微鏡
        2.4.2 原子力顯微鏡
        2.4.3 透射電子顯微鏡
    2.5 光學(xué)特性表征
    2.6 其它表征
        2.6.1 光致發(fā)光光譜
        2.6.2 X射線光電子能譜
        2.6.3 紫外光電子能譜
        2.6.4 接觸角
    2.7 理論計(jì)算
    2.8 本章小結(jié)
第三章 準(zhǔn)周期性蛾眼結(jié)構(gòu)在有機(jī)太陽能電池中的光調(diào)控研究
    3.1 引言
    3.2 器件的制備
        3.2.1 參比器件的制備
        3.2.2 蛾眼結(jié)構(gòu)的制備與轉(zhuǎn)移
        3.2.3 蛾眼圖案化器件的制備
    3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
        3.3.1 薄膜特性的表征
        3.3.2 器件特性的表征
        3.3.3 光學(xué)仿真
    3.4 本章小結(jié)
第四章 ZnO微球在有機(jī)太陽能電池中的光調(diào)控作用研究
    4.1 引言
    4.2 器件的制備
        4.2.1 ZnO納米晶的合成
        4.2.2 參比器件的制備
        4.2.3 ZnO微球的合成
        4.2.4 具有ZnO微球的器件的制備
    4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
        4.3.1 ZnO微球的表征
        4.3.2 薄膜特性的表征
        4.3.3 器件特性的表征
        4.3.4 光學(xué)仿真
    4.4 本章小結(jié)
第五章 蛾眼壓印的ZnO:Al₂O₃在有機(jī)太陽能電池中的光電調(diào)控研究
    5.1 引言
    5.2 器件的制備
        5.2.1 參比器件的制備
        5.2.2 基于蛾眼圖案化ZnO:Al₂O₃的器件的制備
    5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
        5.3.1 薄膜特性的表征
        5.3.2 器件特性的表征
        5.3.3 光學(xué)仿真
    5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間科研成果
致謝



本文編號(hào)：3814327