由于有機(jī)聚合物太陽能電池可以采用濕法成膜技術(shù),制作成本低,工藝簡單,加之其質(zhì)輕、可形成大面積,耐彎曲等優(yōu)點(diǎn),可應(yīng)用在建筑、汽車、服裝等各類型能源領(lǐng)域,因而備受關(guān)注。有機(jī)太陽能電池仍處于發(fā)展階段,制約電池性能的因素包括器件的效率和穩(wěn)定性,目前研究的重點(diǎn)主要包括兩個(gè)方面,給受體材料的合成以及界面修飾,界面修飾層主要位于活性層與電池電極之間,主要影響著載流子的傳遞以及電極對載流子的收集過程。本文使用界面修飾的方法改善器件的性能,并且利用界面修飾來探討金屬氧化物作為電子傳輸層的器件產(chǎn)生light soaking效應(yīng)的原因。本文具體分為兩個(gè)部分:首先將在正型聚合物太陽能電池中用作空穴阻擋層的有機(jī)小分子材料Bathocuproine(BCP)引入到反型的器件結(jié)構(gòu)中,發(fā)現(xiàn)這種材料作為陰極修飾層的器件開路電壓和短路電流都比較低,并且在經(jīng)過臭氧處理后,器件的JV曲線變成“S”型,器件性能有大幅度的下降。因此,我們在這種結(jié)構(gòu)里面加入電子傳輸層氧化鋅(ZnO),在有了電子傳輸層之后,將BCP旋涂到ZnO層的上方或下方,性能相比只有BCP或者ZnO的器件都有一定的提升。將BCP與ZnO進(jìn)行摻雜,得到兩者的混合溶液,在P3HT:PC61BM體系中,ZnO與BCP按照1:0.5的體積比進(jìn)行混合后,得到的器件性能最好,主要是因?yàn)樘畛湟蜃拥玫搅撕艽蟮奶嵘?相比于ZnO的器件,填充因子提升了 17%,而比BCP的器件提高了 43%。并且摻雜后的這種傳輸層在經(jīng)過臭氧處理后,器件的穩(wěn)定性還是不錯(cuò)的。在使用金屬氧化物氧化錫(Sn02)作為電子傳輸層的反型器件中出現(xiàn)了 light soaking效應(yīng),并且這種現(xiàn)象在暗光條件下放置是會恢復(fù)到初始狀態(tài)的,在電容電壓特性測量中,發(fā)現(xiàn)隨著光照時(shí)間的變化,電容電壓曲線是發(fā)生改變的,light soaking現(xiàn)象的產(chǎn)生是由于器件內(nèi)部電容的變化。通過界面修飾將ITO電極與金屬氧化物和金屬氧化物和活性層這兩個(gè)界面進(jìn)行修飾,發(fā)現(xiàn)ITO電極與金屬氧化物之間的界面并不是引起light soaking的主要原因,而活性層與金屬氧化物的界面對其產(chǎn)生的作用更大。
【學(xué)位單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TM914.4
【部分圖文】：

－０４邐－０邐２邐００邐０邋２邐０４逡逑Ｖｏｌｔａｇｅ邋（Ｖ）逡逑圖１－２聚合物太陽能電池電流密度－電壓（Ｊ－Ｖ）特性曲線［２６］。逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１－２邋Ｃｕｒｒｅｎｔ邋ｄｅｎｓｉｔｙ邋－邋ｖｏｌｔａｇｅ邋（Ｊ－Ｖ）邋ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ邋ｃｕｒｖｅ邋ｏｆ邋ｐｏｌｙｍｅｒ邋ｓｏｌａｒ邋ｃｅｌｌ［２６］．逡逑１．３．５聚合物太陽能電池的等效電路逡逑有機(jī)太陽能電池本質(zhì)上是一種光激發(fā)載流子的二極管，其理想等效電路和實(shí)逡逑際等效電路如圖１－３所示。理想的太陽能電池的等效電路，由一個(gè)電流源和一個(gè)逡逑二極管組成，輸出電流可以表示為：逡逑Ｉ邋＝邋ＩＬ－ＩＤ＝ＩＬ＋Ｉ０（＼－ｅ＾／ｋＴ）邐（５）逡逑其中，ＩＩ為恒流源電流，即有機(jī)太陽能電池產(chǎn)生的光電流，Ｉｄ為流過二極管逡逑的結(jié)電流，１0為Ｐ－Ｎ結(jié)的反向飽和電流，Ｖｒ?yàn)槎䴓O管兩端的結(jié)電壓，也是理逡逑想情況下，太陽能電池的輸出電壓，Ｔ是溫度，ｋ為玻爾茲曼常數(shù)。逡逑與理想情況相比，實(shí)際中需要考慮串聯(lián)電阻和并聯(lián)電阻的作用，此時(shí)電池的逡逑Ｊ－Ｖ特性可表示為：逡逑ｔ邋ｒ邋Ｔ邋ｑＶｒ＋Ｉｙ．Ｒｓ邋Ｖ邋＋邋ＩｘＲ邐

除了上述的界面修飾層材料類型外，其他一些材料也己經(jīng)被使用過。逡逑主要包括自組裝單分子膜（ＳＡＭｓ）邋［５４－５７］，交聯(lián)半導(dǎo)體共混物［５８，邋５９］，多功能逡逑量子點(diǎn)單層膜［６０］，無機(jī)鹽［６１，６２］。圖１－７是Ｂａ（0Ｈ）２作為陰極修飾層的器件結(jié)逡逑構(gòu)示意圖以及能級結(jié)構(gòu)圖。逡逑（ａ）邐ＡＩ（ｌＭｎｍ）邋＼邐ｆｌ邋＇＾０＇３＇？１邋Ｈ逡逑叫叫邋ｊ邋．４．７邐＿＿圃｜邋！逡逑■１１—ｉ邐§邋ｆ逡逑．．．Ｊ＃邋Ｉ邐－ｓ＾３＊３６逡逑（ｂ）邐，逡逑Ａ１邋（１００邋ｎｍ）邐．３．８邐－３．５２－３．６９逡逑Ｍ0０“Ｓ邋ｎｍ）邐Ｉ邋Ｈｊ邋ｚ邐0逡逑ｔｉＳＳ８３ＢＭＢＢ８Ｂ＾邐５＾７逡逑１１逡逑

極修飾材料，研宄其對器件性能的影響。實(shí)驗(yàn)中采用的器件基本結(jié)構(gòu)為：逡逑Ａｇ／Ｍｏ0３／Ｐ３ＨＴ：ＰＣ６１ＢＭ／ＢＣＰ／ＩＴＯ，器件的結(jié)構(gòu)圖、各材料能級結(jié)構(gòu)和部分材料的逡逑分子結(jié)構(gòu)如圖３－２所示。逡逑－２．３逡逑⑷邐，７邐（ｂ）邋ｒ＾Ｌ逡逑／）邋／邐／Ｉ邋…——］邐Ｈ邋－３．５逡逑，邐５３邋Ｆ邋．逡逑、邐ＩＴＯ／ＧＩＡＳＳ邐＾逡逑－７．０逡逑１８逡逑

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 閆云飛;張智恩;張力;代長林;;太陽能利用技術(shù)及其應(yīng)用[J];太陽能學(xué)報(bào);2012年S1期

2 張維清;程亮;;太陽能電池發(fā)展現(xiàn)狀與展望[J];科技創(chuàng)新與生產(chǎn)力;2011年08期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 文穎秀;陰極修飾層對有機(jī)聚合物太陽能電池的影響[D];北京交通大學(xué);2016年

2 劉賢德;陰極修飾層溶劑對反型聚合物太陽能電池性能的影響[D];北京交通大學(xué);2015年

本文編號：2810912