本文選題：正向結構 + 反向結構�。� 參考：《西安電子科技大學》2015年碩士論文

【摘要】：清潔、可再生的新能源是能源危機和環(huán)境污染的大背景下的必然選擇,作為新能源之一的太陽能因為其量大、分布廣并可通過光熱、光電等多種方式加以利用等優(yōu)點而備受推崇。太陽能電池就是將太陽能轉化為電能存儲并利用的器件,目前已經(jīng)實現(xiàn)商品化的多為無機太陽能電池,但高成本、復雜的工藝、有限的材料和可能產(chǎn)生的污染等原因限制了它們的大規(guī)模應用,有機太陽能電池由于材料來源廣、成本低、制備簡單、應用廣泛、可實現(xiàn)大面積柔性等優(yōu)點正引起人們越來越濃厚的研究興趣。本文基于窄帶隙聚合物的體異質(zhì)結結構采用溶液旋涂法和真空熱蒸鍍法制備了正向和反向兩種結構的有機太陽能電池,并對其在效率和穩(wěn)定性兩方面作了比較,研究發(fā)現(xiàn)反向有機太陽能電池雖然功率轉換效率略差,僅為正向器件的84.86%,但是其器件穩(wěn)定性卻很好,未封裝情況下在氮氣手套箱中放置25天后仍能保持90%以上的器件效率,而正向器件卻只有75%。為了進一步提高反向有機太陽能電池的效率,研究陰極緩沖層氮氣氛圍退火、氧等離子體處理以及有機活性層陰干時間對反向有機太陽能電池的影響,實驗發(fā)現(xiàn)陰極緩沖層氮氣氛圍退火可以明顯提高器件效率,薄膜表面形貌和紫外-可見光透射譜綜合分析結果表明是由于氮氣氛圍退火的氧化鋅薄膜具有更小的表面粗糙度、更高的電子遷移率,所以才會有更高效的電荷載流子的輸運和收集;銦錫氧化物層氧等離子體處理由于在提高電池開路電壓的同時降低了電池的短路電流密度和填充因子所以對電池性能的提高并不明顯;有機活性層陰干8小時可以得到最優(yōu)的器件性能,陰干時間過長或過短都將導致有機太陽能電池嚴重的光浴現(xiàn)象。本文通過改用反向器件結構、改變陰極緩沖層退火環(huán)境和優(yōu)化有機活性層陰干時間等方法獲得了兼具較高效率和良好穩(wěn)定性的反向有機太陽能電池,這更加肯定了高效、穩(wěn)定的有機太陽能電池實現(xiàn)的可能性和必然性,不過實現(xiàn)有機太陽能電池的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化仍需要科研工作者們在更廣泛的交流與合作的基礎上不斷探索和努力。
[Abstract]:Clean, renewable new energy is the inevitable choice under the background of energy crisis and environmental pollution. As one of the new energy sources, solar energy is widely distributed and can be passed through light and heat because of its large quantity. Photoelectric and other ways to make use of the advantages and so on are highly respected. Solar cells are devices that convert solar energy into energy storage and use. At present, most of the solar cells that have been commercialized are inorganic solar cells, but they have a high cost and complex process. Limited materials and possible pollution limit their large-scale application. Organic solar cells are widely used because of their wide source of materials, low cost, simple preparation and wide application. The advantages of large area flexibility are becoming more and more interesting. In this paper, organic solar cells with both forward and reverse structures have been prepared by solution spin coating and vacuum thermal evaporation based on narrow band gap polymer bulk heterojunction structure, and their efficiency and stability have been compared. It is found that although the power conversion efficiency of the reverse organic solar cell is slightly lower, it is only 84.86 of the forward device, but its device stability is very good. In the case of no packaging, the device efficiency of more than 90% can be maintained after 25 days in the nitrogen glove box. The forward device is only 75. In order to further improve the efficiency of reverse organic solar cells, the effects of nitrogen atmosphere annealing in cathode buffer layer, oxygen plasma treatment and drying time of organic active layer on reverse organic solar cells were studied. It is found that the annealing of cathode buffer layer in nitrogen atmosphere can obviously improve the device efficiency. The results of surface morphology and UV-Vis transmission spectrum show that the ZnO film annealed in nitrogen atmosphere has a smaller surface roughness. Higher electron mobility leads to more efficient charge carrier transport and collection; Indium tin oxide oxide plasma treatment not only increases the open circuit voltage of the battery but also reduces the short circuit current density and filling factor of the battery so the performance of the battery is not improved obviously. The optimum device performance can be obtained when organic active layer is dried for 8 hours. If the drying time is too long or too short, it will lead to the serious photobath phenomenon of organic solar cells. In this paper, reverse organic solar cells with high efficiency and good stability have been obtained by changing the annealing environment of cathode buffer layer and optimizing the drying time of organic active layer by using reverse device structure. The possibility and inevitability of realizing stable organic solar cells, however, the realization of large-scale industrialization of organic solar cells still needs researchers to explore and make efforts on the basis of more extensive exchanges and cooperation.
【學位授予單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM914.4

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本文編號：1845037