【摘要】：半透明有機太陽能電池被認為是最有可能在將來的建筑光伏一體化領域被應用的一種光伏器件。因此,半透明有機太陽能電池在近幾年發(fā)展非常快。半透明器件的本質(zhì)是充分利用近紅外區(qū)域太陽輻射的吸收并透過人類視覺最敏感的400-600 nm的光。在非富勒烯體系下的有機太陽能電池研究領域內(nèi),為了使具有合理的可見光透明性的有機太陽能電池具有高透光率和高能量轉(zhuǎn)化效率,在近紅外區(qū)域具有強吸收的光伏材料是必不可少的。因此,我們合成了一個新型的適合半透明有機太陽能電池的窄帶隙受體材料,將其命名為ITA1。又選取了兩個同樣適合半透明器件的窄帶隙受體材料,分別是ITVIC和ITVffIC。將三個受體與PCE10給體進行匹配制備擁有高光電效率和良好透光率的半透明器件。我們通過制備非透明器件并對器件進行優(yōu)化,探究使用三種不同活性層所制備的器件的最優(yōu)能量轉(zhuǎn)換效率,并對相關器件數(shù)據(jù)、活性層形貌、活性層載流子遷移率等特性進行表征。將器件頂部不透明的鋁電極替換成透明超薄Ag電極來實現(xiàn)器件的半透明化,之后我們研究了不同Ag厚度下器件的效率和透過率。在本文的研究中,PCE10:ITA1活性層在非透明器件下表現(xiàn)出的最高效率為7.37%,半透明器件的最優(yōu)效率具有6.29%。在Ag電極厚度為10 nm時,器件的效率為5.45%,在可見光區(qū)域內(nèi)平均透過率為31.48%,依據(jù)透過光譜計算得到的透過光色CIE坐標為(0.2818,0.3062),這表明器件顯示出了較好的顏色中性。PCE10:ITVIC活性層在非透明電極的器件下最高的效率可以達到6.36%,其半透明器件最優(yōu)效率為5.97%。在Ag厚度為10 nm時,器件的效率為4.85%,可見光平均透過率為34.15%,透過光的CIE色坐標為(0.2709,0.2901)。以PCE10:ITVffIC作為活性層的非透明器件的效率是9.49%,半透明器件最優(yōu)效率是8.34%。在Ag電極的厚度為10 nm時,器件的效率為7.30%,可見光平均透過率是36.05%,透過光的CIE色坐標為(0.2839,0.2961)。使用新型的受體ITA1制備的半透明器件效率和透光率都還有改進提升的空間,而選取的受體ITVffIC的半透明器件則具有了比較優(yōu)秀的效率和透光率,這表明在近紅外區(qū)域吸收強烈的窄帶隙受體ITVffIC有應用到半透明有機太陽能電池器件的可能性。
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TM914.4
【圖文】：

圖１－２典型的太陽能電池測試系統(tǒng)［３２］逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１－２邋Ａｔ＞＾ｐｉｃａｌ邋ｓｅｔｕｐ邋ｆｏｒ邋ｓｏｌａｒ－ｃｅｌｌ邋ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ＾３２１．逡逑在一般的器件測試中，測試系統(tǒng)見圖１－２，模擬陽光都�。粒湾澹保�，即是１００邋ｍＷ逡逑ｃｎＴ２。將這一數(shù)值代入上述公式后，能量轉(zhuǎn)換效率ＰＣＥ即等于填充因子、短路電逡逑流密度和開路電壓三者相乘。逡逑外量子轉(zhuǎn)換效率ＥＱＥ：逡逑外量子轉(zhuǎn)換效率ＥＱＥ是Ｅｘｔｅｒｎａｌ邋Ｑｕａｎｔｕｍ邋Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ的簡稱，也可以叫做入射逡逑光子－電子轉(zhuǎn)換效率邋ＩＰＣＥ邋（Ｉｎｃｉｄｅｎｔ邋Ｐｈｏｔｏｎ邋ｔｏ邋Ｃｕｒｒｅｎｔ邋Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ邋Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）。它所逡逑４逡逑

Ｆｉｇｕｒｅ邋１－３邋Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ邋ｃｉｒｃｕｉｔ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｓｏｌａｒ邋ｃｅｌｌｓ．逡逑串聯(lián)電阻兄：逡逑在等效電路圖中，見圖１－３，串聯(lián)電阻基本是載流子在傳輸時受到的阻礙。當逡逑電壓接近開路電壓Ｉ，曲線接近線性曲線，串聯(lián)電阻既可以由斜率的倒數(shù)推逡逑導而得：逡逑（１邋Ｖ１逡逑（１－５）逡逑并聯(lián)電阻兄ｈ逡逑同樣的，并聯(lián)電阻等同與電池自身的電阻，也就是負載。在電壓接近0Ｖ，逡逑曲線近乎線性曲線，此時并聯(lián)電阻可以用斜率的倒數(shù)推得：逡逑（１邋Ｖ１逡逑－邋（１－６）逡逑－邐５逡逑

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