發(fā)布時間：2017-08-11 02:26

  本文關鍵詞：界面修飾和器件結(jié)構(gòu)對有機太陽能電池的影響研究

  更多相關文章： 有機太陽能電池 UV光處理 器件結(jié)構(gòu) 界面修飾層

【摘要】：有機太陽電池具有無可媲美的全固態(tài)、柔性大面積、低成本制備等突出優(yōu)點,目前成為國際上清潔可再生能源研究領域的一個重點研究方向。有機太陽電池的器件結(jié)構(gòu)中,電池活性層和電極之間的相界面結(jié)合態(tài)會直接決定器件的效率和穩(wěn)定性。因此,界面工程成為了提升有機太陽電池光電轉(zhuǎn)換效率的有效途徑和關鍵因素。本文通過選擇界面修飾材料、改進器件結(jié)構(gòu)及優(yōu)化器件工藝,實現(xiàn)有機太陽能電池器件性能的提高。本論文具體工作包含以下幾個方面:(1)UV處理對基于P3HT:PCBM的有機太陽能電池性能的影響在活性層P3HT:PCBM進行熱退火前,在惰性氣體環(huán)境中使用UV光對活性層進行處理。根據(jù)透射電子顯微鏡的圖像觀察到活性層的聚合態(tài)尺寸在受到UV照射后增加。X射線衍射和原子力顯微鏡表征表明,UV照射可改善P3HT相的結(jié)晶度,并且能優(yōu)化活性層的粗糙度。OPV器件性能測試的結(jié)果表明適當時間的UV光照可以提高OPV器件的性能,其中OPV器件的最大能量轉(zhuǎn)換效率從3.5%提高到4.5%。(2)器件MoO_3和PEDOT:PSS作為陽極界面修飾材料對于小分子OPV的影響通過對OPV器件的活性層表面形貌、外部量子轉(zhuǎn)換效率的分析和對制備的OPV器件進行性能測試,發(fā)現(xiàn)使用MoO_3的OPV器件的開路電壓和填充因子較使用PEDOT:PSS的OPV器件均有提升。并且通過原子力顯微鏡AFM圖像觀察發(fā)現(xiàn),活性層制備在MoO_3上比在PEDOT:PSS上的表面更平滑,對于OPV器件的性能有更好的提升,特別是提高了OPV器件能量轉(zhuǎn)換效率。(3)器件結(jié)構(gòu)對基于DIP:C60的小分子OPV性能的影響研究有機小分子太陽能電池的兩種器件結(jié)構(gòu)的性能差別。通過比較制備出的OPV器件性能,發(fā)現(xiàn)摻雜結(jié)構(gòu)OPV器件的性能較佳,其能量轉(zhuǎn)換效率比平面結(jié)構(gòu)OPV器件高出了近43%。在此基礎上,分別使用BPhen和Alq_3作為陰極緩沖層制備平面結(jié)構(gòu)OPV器件和摻雜結(jié)構(gòu)OPV器件。對于平面結(jié)構(gòu)OPV器件,存在Alq_3的厚度最優(yōu)值,其制備的OPV器件的效率比使用BPhen的OPV器件要高近24%。但是在摻雜結(jié)構(gòu)OPV器件中,使用BPhen作為陰極緩沖層對于OPV器件性能的提升效果優(yōu)于Alq_3。
【關鍵詞】：有機太陽能電池 UV光處理 器件結(jié)構(gòu) 界面修飾層
【學位授予單位】：南京郵電大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 專用術語注釋表9-10
• 第一章 緒論10-27
• 1.1 引言10
• 1.2 太陽能電池的發(fā)展及現(xiàn)狀10-13
• 1.3 有機太陽能電池和無機太陽能電池的差別13-14
• 1.4 有機太陽能電池的工作原理14-16
• 1.5 有機太陽能電池結(jié)構(gòu)16-19
• 1.5.1 單層Schottky（肖特基）結(jié)構(gòu)有機太陽能電池16-17
• 1.5.2 雙層異質(zhì)結(jié)有機太陽能電池17
• 1.5.3 本體異質(zhì)結(jié)有機太陽能電池17-18
• 1.5.4 疊層結(jié)構(gòu)有機太陽能電池18
• 1.5.5 傳統(tǒng)正型/倒置結(jié)構(gòu)有機太陽能電池18-19
• 1.6 有機太陽能電池的材料19-23
• 1.6.1 電極材料19-20
• 1.6.2 電子緩沖層和空穴傳輸層材料20-21
• 1.6.3 有機太陽能電池給體材料21-22
• 1.6.4 有機太陽能電池受體材料22-23
• 1.7 有機太陽能電池主要性能參數(shù)23-26
• 1.8 本論文主要內(nèi)容26-27
• 第二章 UV處理對基于P3HT:PCBM的OPV性能影響27-39
• 2.1 引言27-28
• 2.2 OPV器件材料和結(jié)構(gòu)28
• 2.3 OPV器件制備的步驟28-30
• 2.4 實驗設備及測試儀器30-31
• 2.5 使用UV光處理OPV的活性層P3HT:PCBM31-32
• 2.6 UV光處理對OPV性能的影響32-34
• 2.7 UV光處理對OPV活性層的表面形貌和結(jié)晶度的影響34-37
• 2.8 性能仿真37-38
• 2.9 本章小結(jié)38-39
• 第三章 MoO_3和PEDOT:PSS作為陽極界面層對于小分子OPV的影響39-45
• 3.1 引言39-40
• 3.2 OPV器件結(jié)構(gòu)和材料40
• 3.3 使用MoO_3作為OPV器件的陽極修飾層40-41
• 3.4 MoO_3作為陽極界面修飾材料對于OPV的影響41-43
• 3.5 本章小結(jié)43-45
• 第四章 器件結(jié)構(gòu)對于DIP小分子OPV性能的影響45-53
• 4.1 引言45
• 4.2 OPV器件結(jié)構(gòu)和材料45-46
• 4.3 OPV器件制備的步驟46-47
• 4.4 平面結(jié)構(gòu)器件和摻雜結(jié)構(gòu)OPV器件的比較47-48
• 4.5 Alq_3和BPhen作為陽極修飾層對不同結(jié)構(gòu)OPV器件的影響48-52
• 4.6 結(jié)論52-53
• 第五章 總結(jié)與展望53-55
• 參考文獻55-60
• 附錄1 攻讀碩士學位期間撰寫的論文60-61
• 附錄2 攻讀碩士學位期間申請的專利61-62
• 附錄3 攻讀碩士學位期間參加的科研項目62-63
• 致謝63

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