本文關(guān)鍵詞：基于n型聚合物的有機(jī)太陽(yáng)能電池形貌調(diào)控及性能研究

  更多相關(guān)文章： 三元有機(jī)太陽(yáng)能電池 溶劑 添加劑 退火 薄膜形態(tài)

【摘要】：有機(jī)太陽(yáng)能電池因其制作成本低、質(zhì)量輕、柔性可彎曲等優(yōu)勢(shì)受到研究者的廣泛關(guān)注。但尚未達(dá)到商業(yè)化標(biāo)準(zhǔn),主要是由光吸收不足和載流子遷移率低引起的。本論文是在傳統(tǒng)的二元體異質(zhì)結(jié)基礎(chǔ)上,首次引入第三種n型聚合物材料F8BT拓寬電池的吸收光譜,然后通過(guò)調(diào)控活性層表面形貌提高器件的效率。本文的主要內(nèi)容分為以下三個(gè)方面:首先,研究了F8BT摻雜濃度對(duì)基于PTB7:PC71BM:F8BT體異質(zhì)結(jié)器件的影響。研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)PTB7、PC71BM、F8BT三種材料的配比為1:1.4:0.1時(shí),器件的效率達(dá)6.43%,比標(biāo)準(zhǔn)P7BT:PC71BM二元體異質(zhì)結(jié)器件性能提高了5%。這主要是因?yàn)镕8BT拓寬了器件在短波段的吸收,保證了高效的光子捕獲。而且這三種材料組成的三元級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu),能有效克服激子束縛能實(shí)現(xiàn)激子的高效解離。其次,研究了對(duì)二甲苯(XY)、鄰二氯苯(DCB)和氯苯(CB)三種溶劑對(duì)活性層表面形貌的調(diào)控。研究發(fā)現(xiàn),基于XY溶劑制備的器件效率最低。這主要?dú)w因于XY溶劑對(duì)PC71BM較低的溶解度。形成的三元體異質(zhì)結(jié)薄膜有比較明顯的PC71BM集群,使得激子在到達(dá)D-A界面前就發(fā)生復(fù)合現(xiàn)象�；贑B溶劑的活性層薄膜表面沒(méi)有PC71BM集群出現(xiàn),器件效率為3.67%。為了進(jìn)一步改善基于CB溶劑的活性層薄膜表面形貌,我們選用DIO作為溶劑添加劑。通過(guò)該方法,我們將器件的效率由3.67%提高到6.51%。這主要是因?yàn)镈IO的沸點(diǎn)高于主體溶劑CB,使得薄膜有充分的自組裝過(guò)程,有利于形成納米量級(jí)的連續(xù)相域。最后,分析熱退火對(duì)基于PTB7:PC71BM:F8BT三元異質(zhì)結(jié)有機(jī)太陽(yáng)能電池的影響。研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)退火溫度為120℃時(shí),器件效率提升60%。這主要?dú)w因退火使三種材料的相分離發(fā)生重排,向更加有序化過(guò)度。為了與熱退火形成對(duì)比,我們還研究了溶劑退火對(duì)基于P3HT:PC71BM:F8BT三元體異質(zhì)結(jié)器件的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn),溶劑的理化參數(shù),如溶解度參數(shù)、粘度和極性等,對(duì)電池的性能有很大影響。與沒(méi)有進(jìn)行溶劑退火的器件相比,甲醇退火的器件光電轉(zhuǎn)換效率提高了85%。性能的大幅度提升主要?dú)w因于甲醇溶劑的高溶解度參數(shù)。
【關(guān)鍵詞】：三元有機(jī)太陽(yáng)能電池 溶劑 添加劑 退火 薄膜形態(tài)
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-20
• 1.1 有機(jī)太陽(yáng)能電池的研究背景10-11
• 1.2 有機(jī)太陽(yáng)能電池的基本理論11-15
• 1.2.1 有機(jī)太陽(yáng)能電池的工作機(jī)理11-14
• 1.2.2 有機(jī)太陽(yáng)能電池的光電性能參數(shù)14-15
• 1.3 有機(jī)太陽(yáng)能電池的研究進(jìn)展15-18
• 1.3.1 有機(jī)太陽(yáng)能電池的發(fā)展歷程15-16
• 1.3.2 三元有機(jī)太陽(yáng)能電池的研究現(xiàn)狀16-18
• 1.4 本論文的主要工作與創(chuàng)新18-20
• 第二章 基于F8BT的三元有機(jī)太陽(yáng)能電池的研究20-31
• 2.1 引言20
• 2.2 PTB7:PC71BM體系摻雜F8BT的選材依據(jù)20-23
• 2.2.1 吸收光譜的分析20-21
• 2.2.2 電荷轉(zhuǎn)移與能量傳遞21-23
• 2.3 實(shí)驗(yàn)器件制備及測(cè)試23-26
• 2.3.1 實(shí)驗(yàn)器件的制備流程23-26
• 2.3.2 器件的測(cè)試26
• 2.4 摻雜濃度對(duì)三元有機(jī)太陽(yáng)能電池性能的影響26-30
• 2.4.1 吸收光譜的研究26-27
• 2.4.2 光伏特性的研究27-29
• 2.4.3 活性層表面形貌的研究29-30
• 2.5 本章小結(jié)30-31
• 第三章 溶劑及添加劑對(duì)三元有機(jī)太陽(yáng)能電池器件性能的影響31-40
• 3.1 引言31-32
• 3.2 實(shí)驗(yàn)器件制備及測(cè)試32
• 3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論32-38
• 3.3.1 吸收光譜的研究33-34
• 3.3.2 光伏特性的研究34-36
• 3.3.3 活性層表面形貌的研究36-38
• 3.3.4 電荷轉(zhuǎn)移與能量傳遞38
• 3.4 本章小結(jié)38-40
• 第四章 退火對(duì)三元體異質(zhì)結(jié)聚合物電池器件性能的影響40-55
• 4.1 引言40-41
• 4.2 熱退火對(duì)三元異質(zhì)結(jié)聚合物電池器件性能的影響41-46
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)器件制備及測(cè)試41
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論41-46
• 4.3 溶劑退火對(duì)三元異質(zhì)結(jié)聚合物電池器件性能的影響46-53
• 4.3.1 實(shí)驗(yàn)制備及器件測(cè)試46-47
• 4.3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論47-53
• 4.4 本章小結(jié)53-55
• 第五章 總結(jié)與展望55-57
• 5.1 本論文內(nèi)容的總結(jié)55-56
• 5.2 關(guān)于本課題的展望56-57
• 致謝57-58
• 參考文獻(xiàn)58-64
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的成果64-65

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