本文關(guān)鍵詞：聚合物太陽(yáng)能電池電子傳輸及三元體異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：聚合物太陽(yáng)能電池器件因活性層因制備簡(jiǎn)單、成本低、質(zhì)量輕且污染小等諸多優(yōu)點(diǎn)而備受業(yè)界關(guān)注,已成為光伏器件市場(chǎng)中的后起之秀。目前聚合物太陽(yáng)能電池器件研究主要集中在窄帶系高吸收給體材料、給體材料能級(jí)調(diào)控、電極修飾層材料以及無(wú)毒溶劑下高效率電池制備等方面;然而對(duì)太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)改進(jìn)及優(yōu)化工作的研究報(bào)道卻很少,這導(dǎo)致太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)十分單一。本文基于聚合物太陽(yáng)能電池的基本制備研究,改善器件結(jié)構(gòu)從而優(yōu)化聚合物太陽(yáng)能電池性能,具體工作從以下三方面開(kāi)展。第一,制備基于P3HT、PTB7給體材料的太陽(yáng)能電池,太陽(yáng)能電池制備過(guò)程中,研究退火溫度、活性層溶劑和添加劑等因素對(duì)太陽(yáng)能電池各個(gè)參數(shù)的影響。P3HT材料能實(shí)現(xiàn)3.32%的功率轉(zhuǎn)換效率。在PTB7器件的制備中,使用了兩種不同的基本結(jié)構(gòu),強(qiáng)調(diào)了電極修飾層對(duì)器件的重要性,使用LiF修飾材料時(shí),器件的效率達(dá)到7.5%,BCP做空穴阻擋層時(shí),電池能實(shí)現(xiàn)7.6%的效率。第二,電子傳輸層應(yīng)用在OPV器件中的研究。通過(guò)研究電子傳輸層的最高占據(jù)分子軌道(HOMO)能級(jí),阻擋空穴進(jìn)入陰極,從而減少載流子淬滅,通過(guò)比較TmPyPb、TPBi、AlQ3以及LiF電極修飾材料制備的電池性能參數(shù),5 nm的TmPyPb應(yīng)用在器件中,功率轉(zhuǎn)換效率能達(dá)到3.76%,相比于LiF,器件的效率提高了將近16%,開(kāi)路電壓提高了0.03 V。實(shí)驗(yàn)表明電子傳輸層有利于改善電池器件功率轉(zhuǎn)換效率,提高開(kāi)路電壓,與此同時(shí)維持一個(gè)較好的串聯(lián)電阻,而在加熱退火的實(shí)驗(yàn)中,電子傳輸層材料有效的阻止了Li離子擴(kuò)散進(jìn)入活性層材料中,讓電池的功率轉(zhuǎn)換效率維持在一個(gè)較高的水平上。第三,研究三元體異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池。即給體:給體:受體(Donor:Donor:Acceptor)作為活性層,在兩種給體材料(P3HT、PTB7)不同濃度比例與受體材料PC_(60)BM搭配,提高活性層的光譜吸收范圍,研究給體與給體之間的能級(jí)差值、以及通過(guò)調(diào)整不同的給體材料濃度比例、使用不同溶劑以及薄膜表面粗度對(duì)器件參數(shù)的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,P3HT:PTB7:PC_(60)BM比例為0.9:0.1:0.7,溶解在鄰二氯苯中,器件的效率最好,功率轉(zhuǎn)化效率最高達(dá)到3.83%,開(kāi)路電壓為0.66V,短路電流為9.68 mA/cm~2。
【關(guān)鍵詞】：聚合物太陽(yáng)能電池 電池結(jié)構(gòu)優(yōu)化 不同給體材料 電子傳輸層 三元體異質(zhì)結(jié)
【學(xué)位授予單位】：南京郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-16
• 1.1 研究背景與意義9
• 1.2 太陽(yáng)能電池器件的概述9-12
• 1.2.1 聚合物太陽(yáng)能電池旋涂法制備11-12
• 1.3 聚合物太陽(yáng)能電池的制備工藝與研究現(xiàn)狀12-15
• 1.3.1 聚合物太陽(yáng)能電池實(shí)驗(yàn)設(shè)備12
• 1.3.2 聚合物太陽(yáng)能電池的研究現(xiàn)狀12-15
• 1.4 本論文研究思路15-16
• 第二章 聚合物太陽(yáng)能電池的工作機(jī)理、結(jié)構(gòu)及表征參數(shù)16-25
• 2.1 聚合物太陽(yáng)能電池的工作機(jī)理16-18
• 2.2 聚合物太陽(yáng)能電池器件的基本結(jié)構(gòu)18-22
• 2.2.1 單層器件結(jié)構(gòu)18
• 2.2.2 雙層器件結(jié)構(gòu)電池18-19
• 2.2.3 本體異質(zhì)結(jié)19-20
• 2.2.4 疊層器件結(jié)構(gòu)20
• 2.2.5 三元體異質(zhì)結(jié)20-22
• 2.3 太陽(yáng)能電池常用材料及試劑22
• 2.4 聚合物太陽(yáng)能電池的主要性能參數(shù)22-24
• 2.5 本章小結(jié)24-25
• 第三章 基于P3HT與PTB7制備聚合物太陽(yáng)能電池25-33
• 3.1 P3HT系列太陽(yáng)能電池研究25-29
• 3.1.1 P3HT:PC_(60)BM比例的影響26-27
• 3.1.2 活性層不同受體材料的影響27-28
• 3.1.3 退火溫度的影響28-29
• 3.2 PTB7系列太陽(yáng)能電池研究29-32
• 3.2.1 添加劑的影響29-30
• 3.2.2 退火溫度的影響30-31
• 3.2.3 基于PTB7兩種不同器件結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)與分析31-32
• 3.3 本章小結(jié)32-33
• 第四章 聚合物太陽(yáng)能電池電子傳輸材料研究33-42
• 4.1 聚合物太陽(yáng)能電池電子與空穴傳輸能力分析34-35
• 4.1.1 電子遷移率的影響35
• 4.1.2 電子傳輸層對(duì)開(kāi)路電壓與串聯(lián)電阻的影響35
• 4.2 光伏器件的表征與分析35-41
• 4.2.1 電極修飾層LiF的影響36-37
• 4.2.2 電子傳輸材料 （ETM）應(yīng)用于OPV器件實(shí)驗(yàn)與分析37-40
• 4.2.3 退火時(shí)間對(duì)器件效率影響分析40-41
• 4.3 本章小結(jié)41-42
• 第五章 基于P3HT:PTB7:PC_(60)BM三元體異質(zhì)結(jié)電池研究42-50
• 5.1 三元體異質(zhì)結(jié)器件簡(jiǎn)介42-44
• 5.1.1 P3HT:PT B7:PC_(60)BM不同比例的吸收光譜測(cè)試43-44
• 5.2 P3HT:PTB7:PC_(60)BM三元體異質(zhì)結(jié)器件制備與分析44-47
• 5.2.1 不同溶劑下三元體異質(zhì)結(jié)電池的制備與分析46-47
• 5.3 AFM表面形態(tài)分析47-48
• 5.4 本章小結(jié)48-50
• 第六章 總結(jié)與展望50-52
• 參考文獻(xiàn)52-57
• 附錄1 攻讀碩士學(xué)位期間撰寫(xiě)的論文57-58
• 附錄2 攻讀碩士學(xué)位期間申請(qǐng)的專利58-59
• 致謝59

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本文編號(hào)：487903