以化石能源為主的能源消耗結(jié)構(gòu)正逐步引起全球氣候變化、環(huán)境污染以及生態(tài)破壞等問題。在過去的幾十年中,風能、潮汐能以及太陽能等清潔能源成為科學界與工業(yè)界的研究熱點。據(jù)統(tǒng)計,每年輻射到地球陸地表面的太陽能是地球煤炭總儲備能量的30倍,被認為是理想的下一代能源。作為第三代薄膜太陽能電池的代表,體異質(zhì)結(jié)有機聚合物太陽能電池所具有的質(zhì)量輕、低成本、低毒、易于通過旋涂和噴墨打印等方式大面積制備的優(yōu)點是傳統(tǒng)的無機太陽能電池以及有機-無機混合鈣鈦礦太陽能電池無法取代的。隨著人們對聚合物太陽能電池中光電轉(zhuǎn)換過程的深入理解以及在材料設(shè)計上的不斷探究,眾多結(jié)構(gòu)新穎、性能優(yōu)異的器件被開發(fā)出來。這其中,對活性層及界面性質(zhì)的調(diào)控是改善載流子產(chǎn)生、傳輸、收集進而提升器件性能的重要手段。在給受體共混的本體異質(zhì)結(jié)活性層中,光生激子在給受體界面處發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移并激子解離,形成的自由電子(空穴)沿著受體(給體)傳輸,并最終分別被電池的電極收集。因此,通�；钚詫拥牟牧闲枰休^高的遷移率來保證光生載流子可以有效的向各自的電極輸運。同時,器件內(nèi)部尤其是富勒烯基活性層內(nèi)部存在電子與空穴輸運的不平衡問題,這會引起空間電荷積累。此外,在整個...

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【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．丨２０１７年國際能源消耗量分布圖??太陽能是地球上最主要的自然能源形式，它提供了植物光合作用所必須的能量，??

以煤、石油、天然氣等為主的化石能源一直是人類獲取能量的主要來源。國際能??源署最新的報告指出，２０１７年，全球每年消耗的能源量高達１５６０００?ＴＷｈ，其中消耗??量最大為亞洲地區(qū)，尤其是在中國⑴（圖１．１）。隨著全球工業(yè)的進一步發(fā)展與能源??消耗量的持續(xù)增長，這種強烈依賴于化石....

圖１．２國際能源使用情況展望??

但是有機光伏器件相對于無機太陽能電池來說幾乎沒有商業(yè)化。美國戰(zhàn)略與國際??研宄中心最新的報告預(yù)計，到２０４０年可再生能源的消耗量接近１２９?Ｑｕａｄｒｉｌｌｉｏｎ?Ｂｔｕ，??占全球能源消耗總量的１７．４％?（圖１．２）。這就意味著全球大概需要ｌＯＯＯＯＯＫｍ２的光??伏電池來滿....

圖１．３?（ａ）單層平面；（ｂ）雙層平面異質(zhì)結(jié)和（ｃ）體異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)器件??

或者聚合物內(nèi)的單－雙鍵或者單鍵－三鍵相互交替的結(jié)構(gòu)。這些７１共軛材料的基本構(gòu)成??為碳，其基態(tài)的電子排布為ｌｓ２２ｓ２２ｐ２。根據(jù)分子軌道雜化理論，碳的２ｓ和２ｐ軌道分??別可雜化成ｓｐ，ｓｐ２和ｓｐ３軌道。圖１．４分別為乙炔、乙烯和甲烷的ｓｐ，?ｓｐ２和ｓｐ３軌道??雜化。??....

圖１．４?（ａ）乙炔的ｓｐ軌道雜化；（ｂ）乙烯的ｓｐ２軌道雜化；（ｃ）甲烷的ｓｐ１軌道雜??化??．，

個ｓｐ３雜化軌道，１０９．５°夾角。每個碳ｓｐ３雜化軌道與復原子ｂ軌道重疊形成碳氫ａ鍵。??７１鍵可以離域７Ｔ電子，這些離域電子的存在使得７１共軛聚合物和一些小分子具有??半導體特性。如圖１．５所示，７Ｔ鍵與２ｐｚ軌道結(jié)合，形成一個成鍵７１軌道和一個反鍵７１??軌道。根據(jù)泡利不相....

本文編號：4015142