本文關(guān)鍵詞：聚合物太陽(yáng)能電池活性層摻雜濃度對(duì)器件性能的影響及極性可變的鈣鈦礦光伏器件的研究

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【摘要】：高效率的把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能是解決人類能源危機(jī)最有效和最直接的途徑之一,因而將太陽(yáng)光轉(zhuǎn)化成電能的光伏產(chǎn)業(yè)近年越來(lái)越受到人們的重視。薄膜太陽(yáng)能電池由于其巨大的應(yīng)用潛力和低廉的價(jià)格優(yōu)勢(shì),近年來(lái)已成為人類應(yīng)對(duì)能源危機(jī)開(kāi)發(fā)利用清潔能源的研究熱點(diǎn),其中最具應(yīng)用前景和代表性的是聚合物太陽(yáng)能電池和鈣鈦礦太陽(yáng)能電池。本論文的工作主要就聚3-己基噻吩：富勒烯(P3HT: PCBM)體系薄膜太陽(yáng)能電池中活性層摻雜濃度對(duì)器件性能的影響和有機(jī)-無(wú)機(jī)鹵化物鈣鈦礦體系中極性可變的光伏器件兩方面工作展開(kāi)研究： 1.使用不同溶劑的活性層溶液和器件后退火處理來(lái)調(diào)控基于P3HT:PCBM體系的聚合物太陽(yáng)能電池器件活性層的摻雜濃度,通過(guò)電容-電壓測(cè)量、光學(xué)顯微成像和MATLAB模擬計(jì)算研究了器件活性層摻雜濃度對(duì)器件性能的影響。研究結(jié)果表明活性層摻雜濃度和器件性能之間有著直接的聯(lián)系,低摻雜濃度會(huì)使器件的短路電流升高,而使器件的開(kāi)路電壓下降。低摻雜濃度能夠?qū)е螺^寬的耗盡區(qū),這有利于活性層中載流子的收集。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和模擬計(jì)算的一致性很好的說(shuō)明在聚合物太陽(yáng)能電池中開(kāi)路電壓隨著摻雜濃度的增加而線性增加�；钚詫颖砻嫘蚊驳淖兓f(shuō)明無(wú)論是使用低沸點(diǎn)的溶劑使活性層緩慢干燥還是通過(guò)熱退火增加P3HT和PCBM的結(jié)晶度和相分離,都能夠減少活性層的缺陷密度從而降低其摻雜濃度。 2.在有機(jī)-無(wú)機(jī)鹵化物鈣鈦礦體系中通過(guò)新型結(jié)構(gòu)ITO/PEDOT:PSS/CH3NH3PbI3/MoO3/Al實(shí)現(xiàn)了極性可變的光伏器件,該新結(jié)構(gòu)極性可變的光伏器件為該領(lǐng)域的研究開(kāi)辟了新的方向。通過(guò)該新型結(jié)構(gòu)光伏器件的新特性發(fā)現(xiàn)和證明在有機(jī)-無(wú)機(jī)鹵化物鈣鈦礦材料中存在大量可移動(dòng)的離子。在外加電場(chǎng)的作用下移動(dòng)離子在器件電極界面處的聚積使界面處的半導(dǎo)體材料鈣鈦礦界面處的能帶發(fā)生彎曲,隨著外加電場(chǎng)方向的不同半導(dǎo)體材料鈣鈦礦界面處聚積的電荷性極性也不同,其能帶彎曲的方向也就不同,從而器件在相反方向的外加電場(chǎng)下極性就會(huì)反轉(zhuǎn)。移動(dòng)離子的存在對(duì)鈣鈦礦光伏器件的性能有著重要的影響,在電流-電壓測(cè)量過(guò)程中的滯后現(xiàn)象就是由于移動(dòng)離子在界面處的聚積和弛豫所引起的。
【關(guān)鍵詞】：太陽(yáng)能電池 聚合物 摻雜濃度 鈣鈦礦 界面電荷 極性可變
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM914.4
【目錄】：

• 致謝5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-8
• 目錄8-10
• 1 緒論10-22
• 1.1 引言10
• 1.2 有機(jī)聚合物太陽(yáng)能電池簡(jiǎn)介10-19
• 1.2.1 有機(jī)聚合物太陽(yáng)能電池研究的進(jìn)展10-12
• 1.2.2 有機(jī)聚合物太陽(yáng)能電池的工作機(jī)理12-14
• 1.2.3 有機(jī)聚合物太陽(yáng)能電池的損失機(jī)理14-16
• 1.2.4 有機(jī)聚合物太陽(yáng)能電池的性能參數(shù)16-19
• 1.3 鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的研究背景19-21
• 1.4 本論文的主要研究?jī)?nèi)容21-22
• 2 器件的制備與表征22-24
• 2.1 有機(jī)聚合物太陽(yáng)能電池的制備和測(cè)試22-23
• 2.1.1 器件的制備22-23
• 2.1.2 器件的測(cè)試23
• 2.3 本章小結(jié)23-24
• 3 聚合物太陽(yáng)能電池活性層摻雜濃度對(duì)器件性能影響的研究24-37
• 3.1 引言24
• 3.2 摻雜濃度的測(cè)量和計(jì)算24-29
• 3.2.1 電容-電壓(C-V)法測(cè)量摻雜濃度的基本原理24-25
• 3.2.2 摻雜濃度的實(shí)驗(yàn)測(cè)量和分析25-27
• 3.2.3 用偏光顯微鏡對(duì)活性層成膜形貌的測(cè)量27-29
• 3.3 摻雜濃度對(duì)器件性能的影響29-36
• 3.3.1 摻雜濃度對(duì)器件短路電流的影響30-33
• 3.3.2 摻雜濃度對(duì)器件開(kāi)路電壓的影響33-36
• 3.5 本章小結(jié)36-37
• 4 極性可變的鈣鈦礦光伏器件的研究37-51
• 4.1 引言37
• 4.2 鈣鈦礦光伏器件的制備和測(cè)試37-39
• 4.2.1 鈣鈦礦光伏器件的制備37-39
• 4.2.2 鈣鈦礦光伏器件的測(cè)試39
• 4.3 極性可變的鈣鈦礦光伏器件的基本特性39-41
• 4.4 鈣鈦礦光伏器件中界面電荷的來(lái)源和對(duì)器件性能的影響41-49
• 4.4.1 界面電荷對(duì)鈣鈦礦材料能帶彎曲的影響41-43
• 4.4.2 鈣鈦礦光伏器件極性的變化機(jī)理43-46
• 4.4.3 界面電荷的測(cè)量和來(lái)源46-49
• 4.5 本章小結(jié)49-51
• 5 結(jié)論51-52
• 參考文獻(xiàn)52-56
• 附錄A56-57
• 附錄B57-58
• 作者簡(jiǎn)歷58-60
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集60

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：725604