三元有機(jī)太陽能電池由于其制作工藝簡單,材料選擇多樣,成本低廉等優(yōu)點(diǎn),在近年來贏得了的廣泛關(guān)注。在科研工作中傳統(tǒng)的熱激活延遲熒光材料(Thermally Activated Delayed Fluorescence,TADF)是一種常見的制作有機(jī)電致發(fā)光器件(Organic Light-Emitting Diode,OLED)的材料,但由于其寬的發(fā)光光譜,本文創(chuàng)新性的將這種常用于OLED的TADF材料作為第三組分摻雜到二元體異質(zhì)結(jié)P3HT:PC_(71)BM體系中,研究不同摻雜濃度對三元有機(jī)太陽能電池的影響。具體工作如下;(1)選擇TADF材料2CzPN作為第三組分,制備成不同摻雜比例的三元有機(jī)太陽能電池,并對器件的光伏性能、吸收性能、表面形貌、載流子遷移率進(jìn)行測試。測試結(jié)果表明,當(dāng)摻雜比例為3 wt%時(shí)器件的性能達(dá)到最佳,此時(shí)的光電轉(zhuǎn)化效率為3.76%相較于標(biāo)準(zhǔn)二元器件提升了31%。性能得到優(yōu)化的主要原因是,加入的第三組分2CzPN的熒光發(fā)射光譜與P3HT的吸收光譜有極大的重合區(qū)域,使得活性層之間存在著能量轉(zhuǎn)移,并且加入的第三組分并沒有很大程度改變活性層的形貌,在3 wt%的摻雜比例下載流子的遷移率較高并且達(dá)到較好的平衡狀態(tài),有利于電子和空穴的轉(zhuǎn)移和傳輸。(2)選擇另外一種TADF材料4CzIPN作為第三組分,同樣制作不同摻雜比例的三元有機(jī)太陽能電池,并對其各方面性能進(jìn)行表征。測試結(jié)果表明,當(dāng)摻雜比例為1 wt%時(shí)器件的性能達(dá)到最佳,此時(shí)的光電轉(zhuǎn)化效率為3.94%相較于標(biāo)準(zhǔn)二元器件提升了38.7%。性能提升的主要原因除了4CzIPN與P3HT之間存在能量傳遞之外,通過測試不同摻雜比例的形貌我們發(fā)現(xiàn)由于4CzIPN分子間發(fā)生了π-π堆疊效應(yīng),從而形成了更加平整的薄膜。分別測試了摻雜比例為0 wt%,0.5 wt%,1.0wt%,2.0 wt%的活性層的形貌,均方根粗糙度由3.8 nm減小為0.75 nm,極大的優(yōu)化了活性層的形貌。綜上所述,采用TADF材料2CzPN和4CzIPN作為P3HT:PC_(71)BM體系的第三組分低濃度摻雜都有效的提升有機(jī)太陽能電池的性能,為三元有機(jī)太陽能電池的實(shí)現(xiàn)提供了一種有效的解決途徑。
【學(xué)位單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TM914.4
【部分圖文】：

太陽能電池分類及優(yōu)缺點(diǎn)有機(jī)材料種類繁多，合成工藝簡易，可以制成柔性器件并且制作成本也相對低廉[6-8]

有機(jī)太陽能電池實(shí)際應(yīng)用圖

太陽能電池的J-V曲線圖

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本文編號：2820930