本文關(guān)鍵詞：功能化富勒烯衍生物在太陽能電池中的應(yīng)用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：本論文就目前富勒烯在體異質(zhì)結(jié)有機(jī)聚合物太陽能電池受體材料、有機(jī)無機(jī)雜化鈣鈦礦太陽電池電子傳輸層的修飾層兩方面應(yīng)用所存在的問題,合理設(shè)計(jì)了兩種新型的三嵌段功能化富勒烯衍生物。通過引入吸電子氰基及長(zhǎng)烷氧基鏈等功能性基團(tuán),在有機(jī)太陽能電池中,能夠利用超分子誘導(dǎo)組裝的方法改善活性層形貌,實(shí)現(xiàn)器件性能的提高;在有機(jī)-無機(jī)雜化鈣鈦礦太陽能電池中,能夠有效鈍化金屬氧化物電子傳輸層表面缺陷態(tài),最終實(shí)現(xiàn)器件效率及遲滯效應(yīng)的改善。具體的研究?jī)?nèi)容及結(jié)論如下:1、成功設(shè)計(jì)合成了由苯乙烯氰、三辛氧基苯及C_(60)組成的富勒烯衍生物PCBB-CN-C8。它能夠在與給體材料共混旋涂的過程中,一方面利用長(zhǎng)的三辛氧基柔性鏈,提供給體材料(P3HT)結(jié)晶所需要的自由空間體積,誘導(dǎo)P3HT結(jié)晶,形成長(zhǎng)程有序的層狀結(jié)構(gòu);另一方面綜合利用C_(60)骨架的π-π堆積,苯乙烯氰的靜電相互作用力,增強(qiáng)富勒烯(PCBB-CN-C8)之間的超分子作用力,自組裝成有序的PCBB-CN-C8結(jié)晶區(qū)域,最終構(gòu)筑納米尺度相分離的,具有雙連續(xù)傳輸通道的理想活性層形貌。由其所制備的體異質(zhì)結(jié)有機(jī)聚合物太陽能電池器件,在不經(jīng)任何后處理的情況下,就得到了3.51%的較高的PCE,這是目前已報(bào)道的不經(jīng)后處理的P3HT體系聚合物太陽能電池中最高的PCE。此外,PCBB-CN-C8由于氰基的引入,分子間作用力得到增強(qiáng),玻璃化轉(zhuǎn)變溫度有了一定程度的提高,因而在熱退火處理的情況下,其不會(huì)擴(kuò)散至P3HT鏈,從而使得活性層形貌能夠得到維持,最終熱退火器件的PCE甚至能夠達(dá)到4.2%,能夠與現(xiàn)已報(bào)道的最高效率的P3HT體系太陽能電池相媲美,而這種高效率需要經(jīng)過兩步復(fù)雜后處理才能得到。2、成功設(shè)計(jì)合成了含有兩個(gè)吸電子氰基及長(zhǎng)烷氧基鏈的多功能性富勒烯衍生物PCBB-2CN-2C8。在氰基及長(zhǎng)烷氧基鏈的協(xié)同作用下,富勒烯衍生物的疏水性能顯著提高,不僅改善了其對(duì)鈣鈦礦前驅(qū)體溶液的耐溶劑性,而且疏水性表面更利于獲得大的鈣鈦礦晶體,最終能夠獲得具有完整結(jié)構(gòu)的鈣鈦礦太陽能電池。此外,其在修飾金屬氧化物電子傳輸層(TiO_2)過程中,能夠占據(jù)氧空位,降低TiO_2表面缺陷態(tài),減少缺陷復(fù)合,提高激子壽命,進(jìn)一步改善電池性能及遲滯效應(yīng),并大幅度提升器件壽命。最終使得鈣鈦礦太陽能電池的V_(OC)、FF分別從0.99 V、72.2%顯著提高到1.06 V、79.1%,PCE有20.7%的提升。
【關(guān)鍵詞】：富勒烯受體材料 電子傳輸層 超分子誘導(dǎo)組裝 鈍化作用 缺陷態(tài)
【學(xué)位授予單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O613.71;TM914.4
【目錄】：

• 中文摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 文獻(xiàn)綜述10-27
• 1.1 前言10-11
• 1.2 富勒烯簡(jiǎn)介11
• 1.3 富勒烯衍生物在太陽能電池中的應(yīng)用11-24
• 1.3.1 富勒烯衍生物作為有機(jī)聚合物太陽能電池受體材料12-16
• 1.3.2 富勒烯衍生物作為有機(jī)聚合物太陽能電池陰極修飾層16-19
• 1.3.3 富勒烯衍生物作為鈣鈦礦太陽能電池電子傳輸層及其修飾層19-24
• 1.4 本論文的設(shè)計(jì)思想與研究?jī)?nèi)容24-27
• 1.4.1 富勒烯應(yīng)用于太陽能電池存在的一些問題24-25
• 1.4.2 課題提出與本論文研究?jī)?nèi)容25-27
• 第二章 具備協(xié)同組裝性能的三分體富勒烯有機(jī)太陽能電池受體材料的合成，表征及光伏性能研究27-49
• 2.1 引言27-28
• 2.2 材料的合成28-33
• 2.2.1 藥品及化學(xué)試劑28-29
• 2.2.2 儀器及測(cè)試條件29-30
• 2.2.3 材料的合成30-32
• 2.2.4 器件的制備與表征32-33
• 2.3 結(jié)果與討論33-48
• 2.3.1 富勒烯衍生物PCBB-CN-C8的結(jié)構(gòu)表征33-34
• 2.3.2 富勒烯衍生物PCBB-CN-C8的熱學(xué)性質(zhì)34-36
• 2.3.3 富勒烯衍生物PCBB-CN-C8的光學(xué)性質(zhì)36-38
• 2.3.4 富勒烯衍生物PCBB-CN-C8的電化學(xué)性能38-39
• 2.3.5 活性層形貌研究39-42
• 2.3.6 光伏性能研究42-48
• 2.4 本章小結(jié)48-49
• 第三章 功能化富勒烯衍生物的合成及在鈣鈦礦太陽能電池陰極修飾層中的應(yīng)用49-69
• 3.1 引言49-50
• 3.2 材料的合成50-55
• 3.2.1 藥品及化學(xué)試劑50-51
• 3.2.2 儀器及測(cè)試條件51-52
• 3.2.3 材料的合成52-54
• 3.2.4 器件的制備54
• 3.2.5 器件的表征54-55
• 3.3 結(jié)果與討論55-67
• 3.3.1 富勒烯衍生物PCBB-2CN-2C8的結(jié)構(gòu)表征55-56
• 3.3.2 富勒烯衍生物PCBB-2CN-2C8的熱學(xué)性質(zhì)56-57
• 3.3.3 富勒烯衍生物PCBB-2CN-2C8的表面潤(rùn)濕性57-58
• 3.3.4 TiO_2/PCBB-2CN-2C8表面鈣鈦礦膜的形貌58-59
• 3.3.5 TiO_2/PCBB-2CN-2C8復(fù)合層的X射線衍射表征59-60
• 3.3.6 TiO_2/PCBB-2CN-2C8/鈣鈦礦膜的紫外可見吸收及透射光譜60
• 3.3.7 器件能級(jí)及形貌表征60-61
• 3.3.8 鈣鈦礦太陽能電池的光伏性能及遲滯效應(yīng)研究61-64
• 3.3.9 PCBB-2CN-2C8鈍化缺陷態(tài)機(jī)理研究64-66
• 3.3.10 器件穩(wěn)定性能研究66-67
• 3.4 本章小結(jié)67-69
• 第四章 總結(jié)與展望69-71
• 4.1 全文總結(jié)69-70
• 4.2 問題與展望70-71
• 參考文獻(xiàn)71-85
• 攻讀碩士期間發(fā)表論文85-86
• 附錄86-88
• 致謝88-89

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