發(fā)布時間：2017-11-29 01:10

  本文關(guān)鍵詞：新型有機(jī)太陽能電池的制備及其性能研究

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【摘要】：隨著化石能源的日益枯竭和世界范圍內(nèi)對清潔能源的需求不斷增長,人們對開發(fā)新能源技術(shù)的呼聲日益高漲。有機(jī)太陽能電池由于具有器件結(jié)構(gòu)和制備過程簡單、質(zhì)輕、可大面積制備、可彎曲、加工成本低以及環(huán)境友好等眾多突出優(yōu)點(diǎn)而備受研究者關(guān)注。提高聚合物太陽能電池效率的研究切入點(diǎn)包括研究開發(fā)高效率的給受體材料,活性層形貌控制,溶劑添加劑、器件結(jié)構(gòu)優(yōu)化,界面能級修飾等方面。其中在界面修飾方面,許多材料已經(jīng)研究的十分成熟。界面材料的使用使得器件性能有所提高,而新穎的給受體材料也使器件效率不斷提高。本論文以摻雜金屬氧化物為研究對象,研究了釩、鉍摻雜的鉬氧化物作為陽極界面材料,并研究了兩種新型的D-A共聚物在太陽能電池中的應(yīng)用,主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下:1.以偏釩酸銨和鉬酸銨為原料合成了p型摻雜化合物MoO3-V2O5,作為陽極界面修飾材料用于聚合物太陽能電池器件,分別對不同摻雜比例的化合物以及陽極修飾層的厚度進(jìn)行了研究,得出在鉬釩摻雜的摩爾比為4:1,陽極界面修飾層厚度為2 nm,器件性能最優(yōu),其能量轉(zhuǎn)換效率為4.32%。結(jié)果表明,p型摻雜化合物MoO3-V2O5作為陽極修飾層,對光有較高的透過率、較高的空穴遷移率、平整的界面粗糙度和更加匹配的能級等,這些因素都有助于提高電池器件的填充因子及能量轉(zhuǎn)換效率。2.以硝酸鉍和鉬酸銨為原料合成了p型摻雜化合物MoO3-Bi2O3,同樣作為太陽能電池的陽極界面修飾材料。當(dāng)鉬鉍摻雜摩爾比為7:3,修飾層厚度為2 nm時,器件性能最優(yōu),其能量轉(zhuǎn)換效率為4.22%。XPS測試表明,真空蒸鍍后的摻雜化合物樣品與未蒸鍍之前組成一致。紫外可見光譜測試表明,加入Bi可以使得光透過率提高。原子力顯微鏡測試表明摻雜化合物界面有著更低的粗糙度。鉍鉬化合物在有機(jī)太陽能電池中作為陽極界面修飾材料,有一定的應(yīng)用前景。3.以兩個新型的D-A共聚物PTTPPz-BDT和PTTPPz-BDTT作為給體,應(yīng)用在有機(jī)太陽能電池中,進(jìn)行了退火溫度、給受體比例、受體選擇等條件優(yōu)化研究,得到最優(yōu)的PTTPPz-BDTT/PC71BM器件效率為4.86%。并且通過EQE、AFM、UV-vis等表征手段探究了其性能提高的內(nèi)在原因。采用大平面PPZ基團(tuán)引入到D-A共聚物是提高吸收的流動性和共聚物的光電性能有效策略,好的給受體材料對有機(jī)光伏器件的優(yōu)化十分關(guān)鍵。
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM914.4

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