本文關(guān)鍵詞：有機(jī)光伏器件的界面能級排列及電荷分離機(jī)制的研究

  更多相關(guān)文章： UPS XPS 能級排列 基底效應(yīng) 摻雜

【摘要】：近些年來,有機(jī)光伏器件由于其具有成本低,材料容易設(shè)計(jì)合成,可做成大面積,制備過程簡單等優(yōu)點(diǎn)引起了越來越多的關(guān)注。光伏電池作為清潔可再生的能源可有效緩解當(dāng)前社會(huì)的能源需求,具有很大的應(yīng)用前景。在有機(jī)光電器件中,有機(jī)/有機(jī)和有機(jī)/無機(jī)界面對器件的性能和工作壽命有重要的影響。雖然我們在器件的廣電效率方面取得重大進(jìn)展,但由于在有機(jī)界面中存在界面偶極、能帶彎曲、界面缺陷態(tài)等現(xiàn)象,傳統(tǒng)的無機(jī)半導(dǎo)體理論不能完全適用于有機(jī)界面,對有機(jī)界面的物理機(jī)制缺乏清晰的認(rèn)識(shí),限制了有機(jī)光電器件的進(jìn)一步發(fā)展,因此我們有必要對有機(jī)界面進(jìn)行深入的研究,進(jìn)一步理解其深層的物理機(jī)制。本論文主要利用光電子能譜技術(shù)(包括UPS和XPS),研究了有機(jī)/無機(jī),有機(jī)/有機(jī)界面能級排列以及界面電荷的分離及傳輸機(jī)制。研究基于鈣鈦礦和有機(jī)光伏電池,討論了界面能級排列對電荷在界面分離的影響,并且,我們通過調(diào)控基底功函數(shù)來實(shí)現(xiàn)改變有機(jī)界面的能級與分子結(jié)構(gòu)。最后,通過對有機(jī)材料的摻雜和變溫處理,分析了有機(jī)材料的電荷傳輸特性。其主要內(nèi)容包括:(1)首先我們研究了基于鈣鈦礦電池結(jié)構(gòu),有機(jī)/無機(jī)雜化界面對電荷分離的影響。通過UPS和XPS探測技術(shù),我們分析了鈣鈦礦/空穴傳輸材料(perovskite/HTM)界面的能級排列與電子結(jié)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)以CH3NH3PbIBr2鈣鈦礦材料為基底,Spiro-OMeTAD,NPB,F16CuPc,HATCN,MoO3等作為空穴傳輸材料,實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),perovskite/HTM之間的空穴取出能級勢壘可以通過改變空穴傳輸材料來調(diào)控,從而達(dá)到優(yōu)化界面能級排列,提高界面電荷分離效率的目的。(2)接下來,我們發(fā)現(xiàn),在優(yōu)化界面能級排列的過程中,界面能級的匹配不僅受到材料本身能級的影響,其他因素同樣起著決定性的作用,比如,基底功函數(shù),界面分子結(jié)構(gòu),無序誘導(dǎo)的缺陷態(tài)的貢獻(xiàn)。本章節(jié)我們研究了基底能級對F16CuPc/C60界面以及TiOPc/C60界面的影響。隨著基底功函數(shù)從小到大的改變,F16CuPc費(fèi)米能級在帶隙內(nèi)從LUMO能級處移動(dòng)到HOMO能級,同時(shí),F16CuPc/C60界面能級排列也發(fā)生變化。與F16CuPc材料不同的是,極性分子TiOPc表現(xiàn)出不同的變化,TiOPc材料的界面能級不會(huì)隨著基底材料的變化而改變,基于TiOPc/C60的界面能級排列沒有受到基底效應(yīng)的影響。不論在任何基底上,TiOPc/C60界面能級排列均保持不變。(3)最后我們對材料的電荷傳輸特性進(jìn)行了研究,通過堿金屬化合物CsN3,Cs2CO3,CsF對電子傳輸材料Bphen的摻雜,我們發(fā)現(xiàn)在堿金屬材料和有機(jī)物之間存在不同程度的相互作用和電子轉(zhuǎn)移,這導(dǎo)致了摻雜過程中能級上的不同變化。我們對摻雜后的材料進(jìn)行了電學(xué)表征,數(shù)據(jù)證明,堿金屬的摻雜提高了有機(jī)材料的遷移率和載流子濃度,隨著溫度的升高,電導(dǎo)率會(huì)提升。
【關(guān)鍵詞】：UPS XPS 能級排列 基底效應(yīng) 摻雜
【學(xué)位授予單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM914.4
【目錄】：

• 中文摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 引言11
• 1.2 有機(jī)光伏器件介紹11-15
• 1.2.1 器件發(fā)展歷史介紹11-12
• 1.2.2 原理及界面能級介紹12-14
• 1.2.3 有機(jī)光伏電池性能參數(shù)表征14-15
• 1.3 光電子能譜技術(shù)介紹15-17
• 1.3.1 光電子能譜發(fā)展歷史15-16
• 1.3.2 峰寬16
• 1.3.3 峰位16-17
• 1.3.4 峰強(qiáng)17
• 1.4 本論文主要工作17-18
• 1.5 參考文獻(xiàn)18-19
• 第二章 相關(guān)理論與實(shí)驗(yàn)技術(shù)介紹19-33
• 2.1 相關(guān)理論介紹19-26
• 2.1.1 界面能級排列19-23
• 2.1.2 界面電子結(jié)構(gòu)23-25
• 2.1.3 界面分子結(jié)構(gòu)25-26
• 2.2 實(shí)驗(yàn)相關(guān)儀器設(shè)備26-28
• 2.2.1 紫外光電子能譜和X射線光電子能譜26-28
• 2.3 樣品的制備過程和測量28-30
• 2.3.1 鈣鈦礦材料制備過程28
• 2.3.2 有機(jī)薄膜的制備28-29
• 2.3.3 材料的表征29
• 2.3.4 界面能級與電子結(jié)構(gòu)表證29-30
• 2.4 參考文獻(xiàn)30-33
• 第三章 基于鈣鈦礦電池的有機(jī)/無機(jī)雜化界面研究和電荷分離機(jī)制研究33-56
• 3.1 引言33-35
• 3.2 鈣鈦礦薄膜CH_3NH_3PbIBr_2退火研究35-38
• 3.3 CH_3NH_3PbIBr_2/HTMs界面能級排列和電子結(jié)構(gòu)38-48
• 3.3.1 CH3NH3PbIBr2/NPB，CH_3NH_3Pb IBr_2/spiro-OMeTAD界面38-43
• 3.3.2 CH_3NH_3PbIBr_2/F_(16)CuPc界面43-45
• 3.3.3 CH_3NH_3PbIBr_2/HATCN和CH_3NH_3PbIBr_2/MoO_3界面45-48
• 3.4 CH_3NH_3PbIBr_2/HTMs界面能級排列和電荷分離機(jī)制分析48-51
• 3.5 本章小結(jié)51-52
• 3.6 參考文獻(xiàn)52-56
• 第四章 基底效應(yīng)對有機(jī)光伏器件中界面能級調(diào)控和電荷分離機(jī)制的影響56-73
• 4.1 引言56-57
• 4.2 基于非極性分子F16CuPc的基底效應(yīng)和界面電荷分離機(jī)制研究57-65
• 4.2.1 基底效應(yīng)對F_(16)CuPc材料的能級調(diào)控57-60
• 4.2.2 基底效應(yīng)對界面能級排列和電荷分離機(jī)制的影響60-63
• 4.2.3 F_(16)CuPc在不同基底上的分子取向63-65
• 4.3 極性分子TiOPc65-70
• 4.3.1 基底效應(yīng)和能帶彎曲對TiOPc界面能級的調(diào)控65-67
• 4.3.2 基底效應(yīng)對TiOPc/C60界面能級排列和電荷分離機(jī)制的影響67-70
• 4.4 本章小結(jié)70-71
• 4.5 參考文獻(xiàn)71-73
• 第五章 堿金屬材料的摻雜對電荷傳輸性能的影響73-86
• 5.1 引言73-74
• 5.2 堿金屬材料的摻雜對能級的調(diào)控74-80
• 5.2.1 CsN_3:Bphen,Cs_2CO_3:Bphen,CsF:Bphen的UPS研究74-76
• 5.2.2 CsN_3:Bphen,Cs_2CO_3:Bphen,CsF:Bphen的XPS研究76-78
• 5.2.3 CsN_3:Bphen,Cs_2CO_3:Bphen,CsF:Bphen摻雜的能級分析78-80
• 5.3 堿金屬材料的摻雜對電子傳輸特性的影響80-83
• 5.4 本章小結(jié)83
• 5.5 參考文獻(xiàn)83-86
• 第六章 全文總結(jié)與展望86-88
• 6.1 全文總結(jié)86-87
• 6.2 未來工作展望87-88
• 攻讀學(xué)位期間本人出版或公開發(fā)表的論著、論文88-90
• 致謝90-91

【共引文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 諸葛蘭劍;高偉建;李潔愛;;XPS-EDS聯(lián)用技術(shù)分析金電極表面焊接不良的原因[J];分析儀器;2014年06期

2 劉泉水;韓先虎;錢峰;鐘傳杰;;溶劑蒸汽壓對溶液法制備PVP絕緣膜的影響[J];固體電子學(xué)研究與進(jìn)展;2015年02期

3 劉玉婷;顏莉;孫立民;李慧琴;李海華;;混合短鏈PEG硫醇自組裝膜制備與蛋白質(zhì)固定[J];化學(xué)工程;2014年03期

4 李峰;楊鶯;李碧珊;陳進(jìn);邢青青;侯志斌;;Si(100)表面S鈍化效果與穩(wěn)定性研究[J];人工晶體學(xué)報(bào);2014年07期

5 景亞霓;王樂;;雙層復(fù)合有機(jī)柵絕緣膜漏電機(jī)理的研究[J];液晶與顯示;2014年05期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 魏懷鑫;有機(jī)光電器件的界面特性研究[D];蘇州大學(xué);2014年

2 陳麗佳;有機(jī)太陽能電池界面過程的研究[D];西南大學(xué);2014年

3 高揚(yáng);鋼中滲碳體表面特性及其合金化行為的密度泛函理論研究[D];燕山大學(xué);2014年

4 張曉光;光譜特性可調(diào)控材料及共軛體系激光限幅材料研究[D];北京科技大學(xué);2015年

5 李熊;溶液法制備電極修飾層提高聚合物太陽能電池性能的研究[D];北京交通大學(xué);2015年

6 寧宇;新型薄膜太陽能電池形貌特征、穩(wěn)定性以及性能的研究[D];北京交通大學(xué);2015年

7 李平;有機(jī)太陽能電池界面修飾和界面過程的研究[D];西南大學(xué);2015年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張巧明;有機(jī)光電器件的磁電導(dǎo)效應(yīng)[D];西南大學(xué);2012年

2 蘭天;金屬電極聚合物太陽能電池的研究[D];吉林大學(xué);2012年

3 趙志超;核酸檢測與線粒體染色熒光染料的合成與應(yīng)用[D];大連理工大學(xué);2013年

4 劉志方;陽極界面修飾對聚合物太陽能電池性能影響的研究[D];北京交通大學(xué);2014年

5 張運(yùn)虎;熒光·磷光復(fù)合白色有機(jī)電致發(fā)光器件制備與研究[D];蘭州理工大學(xué);2014年

6 張錚;過渡金屬氧化物在有機(jī)光電子學(xué)中的界面研究和器件研究[D];蘇州大學(xué);2014年

7 劉川;聚合物太陽能電池電極修飾層的低溫制備研究[D];吉林大學(xué);2014年

8 王春梅;激子復(fù)合區(qū)變化對OLED磁效應(yīng)的影響[D];西南大學(xué);2014年

9 白江文;有機(jī)發(fā)光二極管中單重態(tài)激子分裂過程與磁場效應(yīng)的探究方法的研究[D];西南大學(xué);2014年

10 王號(hào)號(hào);有機(jī)聚合物異質(zhì)結(jié)中電荷轉(zhuǎn)移態(tài)的理論研究[D];山東大學(xué);2014年

，

本文編號(hào)：673534