本文關(guān)鍵詞：基于物理瞬態(tài)基底的柔性有機(jī)太陽能電池的研究

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【摘要】：作為一種新興技術(shù),瞬態(tài)電子技術(shù)的關(guān)鍵性特點是在完成了目標(biāo)任務(wù)后可在既定的時間點以可控的速率部分物理消失或全部消失。隨著納米薄膜的發(fā)展,瞬態(tài)電子技術(shù)有了更大的潛能,不僅在生物醫(yī)學(xué)有著很大的應(yīng)用潛力,如人工關(guān)節(jié),可吸收的手術(shù)縫合線等,在國防建設(shè)和國家安全方面也具有重要的戰(zhàn)略意義,如可分解的電源設(shè)備、信息存儲系統(tǒng)、信息探測系統(tǒng)等。傳統(tǒng)的電子信息材料對瞬態(tài)電子器件并不能完全適用,目前適用于瞬態(tài)電子器件的材料體系還未明確,研究瞬態(tài)電子材料是實現(xiàn)瞬態(tài)電子技術(shù)的基礎(chǔ)�；谝陨峡紤],本論文從可控物理瞬態(tài)材料的角度出發(fā),選擇可溶于水的聚乙烯醇為基本材料體系,通過引入明膠、蔗糖等,研究不同聚乙烯醇復(fù)合物的光物理特性、機(jī)械性能及可控降解性質(zhì),初步探索了用此類復(fù)合物薄膜作為瞬態(tài)襯底在有機(jī)太陽能電池領(lǐng)域的應(yīng)用前景。具體結(jié)果如下:第一:聚乙烯醇本身彈性模量值小,柔韌性非常好,加入不同質(zhì)量的明膠得到聚乙烯醇/明膠復(fù)合物之后彈性模量迅速增大,硬度變大,但繼續(xù)增加明膠的量之后彈性模量反而減小,這是明膠形成連續(xù)相的緣故。添加明膠還使得復(fù)合物的分解溫度升高,耐溫性變高,主要原因是聚乙烯醇和明膠的分子形成了很強的作用力,發(fā)生了酯化作用,形成酯基。在水溶性方面,明膠的加入使復(fù)合物薄膜的水溶性降低了,并且明膠的比例越大,水溶性越小,為了實現(xiàn)材料的可控性,定義了63.2%溶解度為瞬態(tài)閾值,對應(yīng)的時間點為時間常數(shù),聚乙烯醇/明膠的瞬態(tài)特性差,時間常數(shù)值大。第二:在聚乙烯醇中摻入蔗糖得到聚乙烯醇/蔗糖復(fù)合物,其彈性模量值低,并隨加入蔗糖量的增加彈性模量值下降,表明聚乙烯醇/蔗糖復(fù)合物的柔韌性好,從透光度來講,聚乙烯醇/蔗糖復(fù)合物薄膜的透光性高達(dá)90%,而且聚乙烯醇/蔗糖復(fù)合物薄膜在水中的溶解性高,溶解速度快,加入蔗糖的量越多,在水中溶解速度越快,總體來說,聚乙烯醇/蔗糖復(fù)合物薄膜的瞬態(tài)特性好,時間常數(shù)小。第三:采用不同比例的聚乙烯醇/明膠和聚乙烯醇/蔗糖為器件的襯底,制備有機(jī)太陽能電池,電池結(jié)構(gòu)為:聚乙烯醇基襯底/Ag/MoO_3/P3HT:PCBM/Ca/Ag,在不同比例復(fù)合物薄膜制成的電池中,效率最高達(dá)到1.88,填充因子最高為57%,這一最優(yōu)性能的電池襯底材料是含蔗糖質(zhì)量最高的復(fù)合物得到的。加入明膠之后,器件的性能有所降低。通過對電池器件的瞬態(tài)特性研究表明襯底為聚乙烯醇/蔗糖復(fù)合物的溶解速度很快,幾十秒的時間器件中間已經(jīng)有斷裂,而襯底為聚乙烯醇/明膠復(fù)合物的溶解速度慢一些,最后襯底薄膜依然呈完整性,所有器件最終均已失效,并和復(fù)合物薄膜水溶性測試得出的結(jié)論是一致的。
【關(guān)鍵詞】：聚乙烯醇 有機(jī)太陽能電池 瞬態(tài)電子 溶解性
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 符號對照表11-12
• 縮略語對照表12-15
• 第一章 緒論15-23
• 1.1 引言15
• 1.2 有機(jī)太陽能電池15-19
• 1.2.1 有機(jī)太陽能電池發(fā)展簡介15-16
• 1.2.2 有機(jī)太陽能電池的基本結(jié)構(gòu)16-17
• 1.2.3 有機(jī)太陽能電池的工作原理17-18
• 1.2.4 有機(jī)太陽能電池的模型及參數(shù)18-19
• 1.3 柔性有機(jī)太陽能電池19-22
• 1.3.1 柔性薄膜有機(jī)太陽能電池簡介19-20
• 1.3.2 柔性薄膜有機(jī)太陽能電池的進(jìn)展20-21
• 1.3.3 有機(jī)太陽能電池中常用的柔性襯底21-22
• 1.4 本論文研究目的及架構(gòu)22-23
• 第二章 瞬態(tài)電子材料及其制備23-35
• 2.1 瞬態(tài)電子技術(shù)23-25
• 2.2 瞬態(tài)電子材料25-28
• 2.2.1 瞬態(tài)基底材料26-27
• 2.2.2 瞬態(tài)電極材料27-28
• 2.3 基于PVA的瞬態(tài)材料的制備28-30
• 2.4 襯底薄膜的表征30-35
• 2.4.1 紅外光譜儀30-32
• 2.4.2 拉力機(jī)32-33
• 2.4.3 分光光度計33
• 2.4.4 熱重分析儀33-35
• 第三章 基于聚乙烯醇襯底材料的光物理性質(zhì)、機(jī)械性能及可控降解性能研究35-49
• 3.1 聚合物的機(jī)械特性35-37
• 3.2 聚合物材料的熱重分析37-38
• 3.3 聚合物薄膜的化學(xué)特性38-40
• 3.4 聚合物薄膜的透射特性40-42
• 3.5 PVA基聚合物薄膜的瞬態(tài)降解特性42-46
• 3.5.1 聚合物薄膜的水溶解性42-45
• 3.5.2 聚合物薄膜的瞬態(tài)特性45-46
• 3.6 本章小結(jié)46-49
• 第四章 基于PVA復(fù)合物的有機(jī)太陽能電池的研究49-59
• 4.1 有機(jī)太陽能電池的制備49-52
• 4.1.1 電池的結(jié)構(gòu)49-51
• 4.1.2 器件的制備流程51-52
• 4.2 器件的結(jié)果及分析52-54
• 4.3 有機(jī)太陽能電池的溶解性54-57
• 4.4 本章小結(jié)57-59
• 第五章 總結(jié)與展望59-61
• 5.1 全文總結(jié)59
• 5.2 展望59-61
• 參考文獻(xiàn)61-67
• 致謝67-69
• 作者簡介69-70

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：904943