有機(jī)太陽能電池具有綠色無污染、成本低、質(zhì)量輕、可大面積柔性制備等優(yōu)點(diǎn),已經(jīng)成為新能源領(lǐng)域研究的重點(diǎn)。目前,基于非富勒烯小分子為受體材料的有機(jī)太陽能電池成為了研究的主要方向,其光電轉(zhuǎn)化效率已經(jīng)突破14%。但傳統(tǒng)的二元異質(zhì)結(jié)太陽能電池體系,因為其受限的光吸收范圍和弱的光子捕獲能力,導(dǎo)致光電轉(zhuǎn)化效率較低。為了克服二元共混有機(jī)太陽能電池的缺陷,本文在此基礎(chǔ)上設(shè)計了三元共混的太陽能電池體系,在原來二元異質(zhì)結(jié)太陽能電池的基礎(chǔ)上,通過摻入第三組分制備三元共混太陽能電池。第三組分材料具有拓寬吸收、改善電荷轉(zhuǎn)移性能和形成梯度能級的作用,從而提高太陽能電池性能。基于此,本論文以拓寬器件光譜響應(yīng)為切入點(diǎn),采用三元共混策略提高太陽能電池光電轉(zhuǎn)化效率。通過選擇合適給/受體材料,拓展光子捕獲范圍;通過研究活性層及器件的光學(xué)、光譜學(xué)、形貌學(xué)、電學(xué)等特征,研究器件的工作原理。本論文的主要研究內(nèi)容如下:1.設(shè)計合成了以萘硫基或苯硫基取代BDT為供電子單元,噻吩并吡咯二酮（TPD）為受體單元的新型有機(jī)聚合物光伏材料（PBDTNS-TPD與PBDTNS-TPD）,研究發(fā)現(xiàn),基于萘硫基取代BDT單元的聚合物PBDTNS-TP... 

【文章來源】：湘潭大學(xué)湖南省

【文章頁數(shù)】：64 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１有機(jī)太陽能電池??

１．２有機(jī)太陽能電池的發(fā)展歷程??有機(jī)太陽能電池發(fā)展至今，經(jīng)歷了三個不同的階段，分別是（１）肖特基型??單層電池、（２）雙層Ｄ／Ａ異質(zhì)結(jié)電池、（３）?Ｄ／Ａ本體異質(zhì)結(jié)電池，如圖１．２所??示。目前人們主要研宄的是本體異質(zhì)結(jié)太陽能電池，并在此基礎(chǔ)之上對材料進(jìn)行??結(jié)構(gòu)上的調(diào)整和器件上的優(yōu)化［７］。??－?Ｔｏｐ?６ｌ＆ｃ１＾ｒｏｄｌ６??Ｔ？？?Ｔｏｐ?６ｌｅｃｔｒ〇ｉｌ０?一??Ａｃｔｉｖｅ?ｌａｙｅｒ?＿Ｋ??ｒｔ＿ｃｅｐＴＯ——＿Ｋ?Ｄｏｎｏｒ／Ａｃｃｅｐｔｏｒ??ｉＴ５?ｉ）?Ｐｇｎｐｉ??ｒ＞??＾Ｖ?＿＿????Ｖ?＝：］ＩＣ：Ｚ—??Ｇｌａｓｓ?Ｇｌａｓｓ??（１）?（２）?（３）??圖１．２有機(jī)太陽能電池器件結(jié)構(gòu)??Ｋｅａｒｎｓ和Ｃａｌｖｉｎ于１９５８制備出第一代太陽能電池，他們用酞菁鎂（ＭｇＰｃ）??作為光學(xué)活性層，這種單層器件也稱為“肖特基型有機(jī)太陽能電池”，其器件存在??很多缺點(diǎn)：激子束縛能大、激子離化和分離難、激子易復(fù)合，導(dǎo)致光電轉(zhuǎn)化效率??低，只有１％［８］。??柯達(dá)公司Ｔａｎｇ等人于１９８６年制備了給體材料為四羥基茈的衍生物（ＰＶ），??受體材料為酞菁銅（ＣｕＰｃ）的雙層Ｄ／Ａ異質(zhì)結(jié)電池，其光電轉(zhuǎn)化效率達(dá)到了?１％［９］。??這項工作使太陽能電池研宄取得了突破性的進(jìn)展

１．２有機(jī)太陽能電池的發(fā)展歷程??有機(jī)太陽能電池發(fā)展至今，經(jīng)歷了三個不同的階段，分別是（１）肖特基型??單層電池、（２）雙層Ｄ／Ａ異質(zhì)結(jié)電池、（３）?Ｄ／Ａ本體異質(zhì)結(jié)電池，如圖１．２所??示。目前人們主要研宄的是本體異質(zhì)結(jié)太陽能電池，并在此基礎(chǔ)之上對材料進(jìn)行??結(jié)構(gòu)上的調(diào)整和器件上的優(yōu)化［７］。??－?Ｔｏｐ?６ｌ＆ｃ１＾ｒｏｄｌ６??Ｔ？？?Ｔｏｐ?６ｌｅｃｔｒ〇ｉｌ０?一??Ａｃｔｉｖｅ?ｌａｙｅｒ?＿Ｋ??ｒｔ＿ｃｅｐＴＯ——＿Ｋ?Ｄｏｎｏｒ／Ａｃｃｅｐｔｏｒ??ｉＴ５?ｉ）?Ｐｇｎｐｉ??ｒ＞??＾Ｖ?＿＿????Ｖ?＝：］ＩＣ：Ｚ—??Ｇｌａｓｓ?Ｇｌａｓｓ??（１）?（２）?（３）??圖１．２有機(jī)太陽能電池器件結(jié)構(gòu)??Ｋｅａｒｎｓ和Ｃａｌｖｉｎ于１９５８制備出第一代太陽能電池，他們用酞菁鎂（ＭｇＰｃ）??作為光學(xué)活性層，這種單層器件也稱為“肖特基型有機(jī)太陽能電池”，其器件存在??很多缺點(diǎn)：激子束縛能大、激子離化和分離難、激子易復(fù)合，導(dǎo)致光電轉(zhuǎn)化效率??低，只有１％［８］。??柯達(dá)公司Ｔａｎｇ等人于１９８６年制備了給體材料為四羥基茈的衍生物（ＰＶ），??受體材料為酞菁銅（ＣｕＰｃ）的雙層Ｄ／Ａ異質(zhì)結(jié)電池，其光電轉(zhuǎn)化效率達(dá)到了?１％［９］。??這項工作使太陽能電池研宄取得了突破性的進(jìn)展

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Ternary organic solar cells offer 14% power conversion efficiency[J]. Zuo Xiao,Xue Jia,Liming Ding.  Science Bulletin. 2017(23)
[2]26mA cm-2 Jsc from organic solar cells with a low-bandgap nonfullerene acceptor[J]. Zuo Xiao,Xue Jia,Dan Li,Shizhe Wang,Xinjian Geng,Feng Liu,Junwu Chen,Shangfeng Yang,Thomas P.Russell,Liming Ding.  Science Bulletin. 2017(22)
[3]有機(jī)太陽能電池材料近期進(jìn)展(上)[J]. 劉佩華,田禾.  上�；�. 1999(11)



本文編號：3352315