發(fā)布時(shí)間：2019-07-11 20:23

【摘要】：有機(jī)/無機(jī)雜化光電器件綜合了有機(jī)、無機(jī)半導(dǎo)體材料的優(yōu)勢(shì)同時(shí)又潛在地克服各自的缺點(diǎn)而引起廣泛關(guān)注。在活性層材料確定的情況下,通過界面修飾來提高器件的光電性能是最有效的途徑之一。本文主要研究兩性生物分子氨基酸作為界面修飾層對(duì)倒裝結(jié)構(gòu)的有機(jī)/無機(jī)雜化光電器件性能的影響,探究其對(duì)器件的光電性能影響并研究其作用機(jī)理。主要內(nèi)容包括:用溶膠-凝膠法制備致密二氧化鈦薄膜作為雜化光電器件的陰極修飾層,選擇精氨酸和天冬酰胺酸作為界面修飾材料以自組裝形式在界面處生長。在雜化太陽能性能研究方面,通過數(shù)據(jù)對(duì)比,證實(shí)經(jīng)過氨基酸修飾過的器件相比空白器件均有性能上的提高。其中,以P3HT:PCBM(1:1)共混材料為活性層、以精氨酸作為修飾材料的太陽能電池體現(xiàn)了較優(yōu)越的性能。相比空白器件,光電轉(zhuǎn)換效率由1.45%提升至2.3%,短路電流由8.39m A/cm2提升至9.24 m A/cm2,開路電壓由0.48 V提高至0.58 V,填充因子由36.1%提高至43%,外量子效率由45.6%提高至51.9%。在光探測(cè)器方面,通過數(shù)據(jù)對(duì)比,經(jīng)修飾后的探測(cè)器相比空白器件性能均有提高。其中,以PTB7:ICBA共混材料作為活性層、精氨酸作為修飾材料的光探測(cè)器體現(xiàn)了較優(yōu)越的性能。相比空白器件,暗電流降低了近5倍使其內(nèi)部噪聲大大減少,整流比提高了3倍以上使器件具有更好的二極管特性,比探測(cè)率提高了近3倍使器件的探測(cè)能力增強(qiáng)。分析其修飾作用機(jī)理,主要是作為偶極離子的氨基酸在Ti O2表面形成偶極矩使陰極功函數(shù)降低,導(dǎo)致電子收集界面勢(shì)壘降低,界面接觸更加趨近于歐姆接觸。由于分子自組裝生長氨基酸修飾層的周期較長且過程不可控制,所以引入操作簡便、實(shí)驗(yàn)周期較短且過程可控的電泳法來生長氨基酸修飾層。由于Ti O2是寬禁帶半導(dǎo)體,需要較強(qiáng)激發(fā)才可以導(dǎo)電,不適于電泳進(jìn)行,故本環(huán)節(jié)采用電泳法直接對(duì)ITO表面進(jìn)行修飾。經(jīng)以天冬氨酸電泳修飾后的有機(jī)太陽能電池,各項(xiàng)參數(shù)相比空白器件均有明顯提升。光電轉(zhuǎn)換效率2.79%相比于空白器件的1.23%提高了一倍以上,短路電流密度提高了30%以上,開路電壓提高了0.1 V,外量子效率效率提高了近50%。分析其修飾機(jī)理與自組裝法基本相同,但由于外界電場的介入使電泳法體現(xiàn)出更好的修飾效果。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TM914.4

【參考文獻(xiàn)】

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1 密保秀;高志強(qiáng);鄧先宇;黃維;;基于有機(jī)薄膜的太陽能電池材料與器件研究進(jìn)展[J];中國科學(xué)(B輯:化學(xué));2008年11期

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本文編號(hào)：2513457