高開路電壓聚合物太陽電池的制備與性能研究
發(fā)布時間：2022-01-09 15:56
在科學技術飛速發(fā)展的今天,能源問題一直是人們關注的焦點之一,開發(fā)出一種清潔高效的能源則是解決能源問題的重要途徑。在過去的數(shù)十年的探索中,能夠直接將太陽能轉化為電能的太陽電池技術已經(jīng)被證明是能源危機的重要解決方法。在太陽電池研究領域中,具有低成本,易加工,質(zhì)量輕和柔性等優(yōu)勢的聚合物太陽電池已經(jīng)引起了廣泛關注。雖然聚合物太陽電池有著獨一無二的潛力,但要實現(xiàn)其大規(guī)模的商業(yè)化應用,仍有數(shù)個關鍵的問題需要攻克。其中最為迫切的一項則是如何實現(xiàn)其光電轉換效率（power conversion efficiency,PCE）的突破。在影響聚合物太陽電池PCE的幾項因素中,電池器件的開路電壓(Voc)對PCE的影響尤為明顯。因此,通過制備具有高Voc的聚合物太陽電池實現(xiàn)其效率的突破是一項重要的研究方向。本文就該方向開展了深入的研究,選用了多種不同體系和結構的給受體,制備了具有高開路電壓的聚合物太陽電池,工作內(nèi)容主要包括以下三部分:在第二章中,我們選用了一種基于二氟苯并噁二唑結構的深HOMO（Highest Occupied Molecular Orbital,...
【文章來源】：華南理工大學廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：87 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
聚合物太陽電池應用場景早在1986年，鄧青云博士報道了一種以雙層結構染料光伏器件為核心的聚
圖 1-2 美國 NREL 發(fā)布的 2019 年各類光伏電池的最高認證效率[24]1.2 聚合物太陽電池的基本理論1.2.1 聚合物太陽電池的結構聚合物太陽電池是一種可以吸收太陽光照，并將太陽能其轉化為電能的裝置，其主要結構包括陰陽電極和有機吸光層（又稱活性層），其中最核心的部分就是活性層。除去基本的電極層和活性層以外，研究者們還會將具有一定能級的界面層引入到電池器件的電極和活性層中間來調(diào)整能壘和改善界面接觸[11,25-29]。此外，根據(jù)陰陽電極的方向不同，聚合物太陽電池又可以分為正裝器件和倒裝器件，其結構示意圖如圖 1-3 所示。我們將使用經(jīng)氧化銦氧化錫濺射處理的導電玻璃（ITO玻璃）作為陽極，具有較低功函數(shù)的材料（如 Ca、Al、Ag 等）作為陰極的電池器件定義為正裝器件。而在 ITO 玻璃上引入一層具有電子傳輸特性的材料(如
圖 1-3 聚合物太陽電池 (a) 正裝與 (b) 倒裝結構單層器件結構是聚合物太陽電池最早使用的結構，即將單一有機半導體材料夾在陰陽電極之間，利用電極間的內(nèi)建電場以及功函數(shù)差分離和抽取激子分解形成的空穴和電子，通常也被稱為 Schottky 器件。該結構具有簡單易于制備的特點，早期的聚合物太陽電池研究都是基于該結構開展的。但該結構也存在著吸收光譜覆蓋窄，雙分子復合損失嚴重等缺陷，使得器件的能量轉換效率較低[30]。雙層器件結構則是將 p 型和 n 型有機半導體材料依次沉積形成兩層緊密貼合的活性層的器件結構。在該結構下，激子能夠較為有效地進行分離。同時，由于采用兩種不同的材料可以提供更廣的吸光范圍，對光照的利用更為充分。但雙層器件結構由于只存在一層給受體界面，故只有界面兩側約 15nm 處的激子能夠在復合前擴散到界面進行實現(xiàn)電子和空穴的分離。因此該結構仍然存在著較大的復合損失和較低的量子效率，器件的能量轉換效率無法達到較為理想的水平[31]。體異質(zhì)結器件結構是將給受體材料共混后直接加工成共混膜作為器件活性
【參考文獻】：
期刊論文
[1]Fluorination vs. chlorination: a case study on high performance organic photovoltaic materials[J]. Yun Zhang,Huifeng Yao,Shaoqing Zhang,Yunpeng Qin,Jianqi Zhang,Liyan Yang,Wanning Li,Zhixiang Wei,Feng Gao,Jianhui Hou. Science China（Chemistry）. 2018(10)
[2]Side-chain fluorination on the pyrido[3,4-b]pyrazine unit towards efficient photovoltaic polymers[J]. Tao Wang,Liuliu Feng,Jun Yuan,Lihui Jiang,Wei Deng,Zhi-Guo Zhang,Yongfang Li,Yingping Zou. Science China（Chemistry）. 2018(02)
[3]水/醇溶共軛聚合物界面材料及其在光電器件中的應用[J]. 張凱,黃飛,曹鏞. 高分子學報. 2017(09)
本文編號：3579013
【文章來源】：華南理工大學廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：87 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
聚合物太陽電池應用場景早在1986年，鄧青云博士報道了一種以雙層結構染料光伏器件為核心的聚
圖 1-2 美國 NREL 發(fā)布的 2019 年各類光伏電池的最高認證效率[24]1.2 聚合物太陽電池的基本理論1.2.1 聚合物太陽電池的結構聚合物太陽電池是一種可以吸收太陽光照，并將太陽能其轉化為電能的裝置，其主要結構包括陰陽電極和有機吸光層（又稱活性層），其中最核心的部分就是活性層。除去基本的電極層和活性層以外，研究者們還會將具有一定能級的界面層引入到電池器件的電極和活性層中間來調(diào)整能壘和改善界面接觸[11,25-29]。此外，根據(jù)陰陽電極的方向不同，聚合物太陽電池又可以分為正裝器件和倒裝器件，其結構示意圖如圖 1-3 所示。我們將使用經(jīng)氧化銦氧化錫濺射處理的導電玻璃（ITO玻璃）作為陽極，具有較低功函數(shù)的材料（如 Ca、Al、Ag 等）作為陰極的電池器件定義為正裝器件。而在 ITO 玻璃上引入一層具有電子傳輸特性的材料(如
圖 1-3 聚合物太陽電池 (a) 正裝與 (b) 倒裝結構單層器件結構是聚合物太陽電池最早使用的結構，即將單一有機半導體材料夾在陰陽電極之間，利用電極間的內(nèi)建電場以及功函數(shù)差分離和抽取激子分解形成的空穴和電子，通常也被稱為 Schottky 器件。該結構具有簡單易于制備的特點，早期的聚合物太陽電池研究都是基于該結構開展的。但該結構也存在著吸收光譜覆蓋窄，雙分子復合損失嚴重等缺陷，使得器件的能量轉換效率較低[30]。雙層器件結構則是將 p 型和 n 型有機半導體材料依次沉積形成兩層緊密貼合的活性層的器件結構。在該結構下，激子能夠較為有效地進行分離。同時，由于采用兩種不同的材料可以提供更廣的吸光范圍，對光照的利用更為充分。但雙層器件結構由于只存在一層給受體界面，故只有界面兩側約 15nm 處的激子能夠在復合前擴散到界面進行實現(xiàn)電子和空穴的分離。因此該結構仍然存在著較大的復合損失和較低的量子效率，器件的能量轉換效率無法達到較為理想的水平[31]。體異質(zhì)結器件結構是將給受體材料共混后直接加工成共混膜作為器件活性
【參考文獻】：
期刊論文
[1]Fluorination vs. chlorination: a case study on high performance organic photovoltaic materials[J]. Yun Zhang,Huifeng Yao,Shaoqing Zhang,Yunpeng Qin,Jianqi Zhang,Liyan Yang,Wanning Li,Zhixiang Wei,Feng Gao,Jianhui Hou. Science China（Chemistry）. 2018(10)
[2]Side-chain fluorination on the pyrido[3,4-b]pyrazine unit towards efficient photovoltaic polymers[J]. Tao Wang,Liuliu Feng,Jun Yuan,Lihui Jiang,Wei Deng,Zhi-Guo Zhang,Yongfang Li,Yingping Zou. Science China（Chemistry）. 2018(02)
[3]水/醇溶共軛聚合物界面材料及其在光電器件中的應用[J]. 張凱,黃飛,曹鏞. 高分子學報. 2017(09)
本文編號：3579013
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教材專著
