【摘要】：聚合物太陽能電池(PSC)由于具有制備工藝簡單、成本低廉、柔韌性好等優(yōu)點(diǎn),受到科學(xué)家們的廣泛關(guān)注。由于量子點(diǎn)具有尺寸可調(diào)諧的發(fā)光、發(fā)光線寬窄、光致發(fā)光效率高和熱穩(wěn)定性等特點(diǎn),因此以量子點(diǎn)作為發(fā)光層的量子點(diǎn)發(fā)光二極管(QLED)是極具潛力的下一代顯示和固態(tài)照明光源。但是在真正實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用之前,聚合物太陽能電池和量子點(diǎn)發(fā)光二極管器件中還存在著諸多問題有待解決,其中效率和穩(wěn)定性問題尤為關(guān)鍵。本論文的工作主要圍繞有源層PTB7:PC71BM和P3HT:PCBM的聚合物太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率問題,以及Cd Se/Cd S/Zn S量子點(diǎn)發(fā)光二極管的發(fā)光效率問題開展研究。通過在光電器件中不同傳輸層摻入金屬納米顆粒,并且利用金屬納米顆粒的表面等離子效應(yīng)(LSPR)有效提高PSCs和QLEDs的效率。本論文的主要?jiǎng)?chuàng)新工作可以歸納為以下三部分:(1)Au NPs/Zn O納米結(jié)構(gòu)在PTB7:PC71BM聚合物反置結(jié)構(gòu)太陽能電池中的應(yīng)用:在基于PTB7:PC71BM反置聚合物太陽能電池,將Au NP插入ITO電極和Zn O電子傳輸層之間,器件的最大光電轉(zhuǎn)換效率取得改善,達(dá)到8.23%。這比標(biāo)準(zhǔn)器件的PCE高了10%以上,這種增強(qiáng)主要是源自短路電流(JSC)的增加。短路電流的增加可以歸因于金納米顆粒的表面等離子共振效應(yīng)誘導(dǎo)局部電磁場增強(qiáng)導(dǎo)致聚合物太陽能電池光吸收增強(qiáng)。在該器件中使用Zn O作為電子傳輸層,它具有較高的電子遷移率,這有利于電子提取,并且作為陰極緩沖層可避免有源層直接與電極或金屬納米顆粒接觸,從而抑制界面的激子淬滅。(2)雙Au納米顆粒結(jié)構(gòu)在P3HT:PCBM聚合物反置結(jié)構(gòu)太陽能電池中的應(yīng)用:將真空蒸鍍的Au NDs引入到金屬電極附近的Mo O3層中形成Mo O3/Au NDs/Mo O3夾層結(jié)構(gòu),并用此增加P3HT:PCBM聚合物反置太陽能電池的光吸收。與標(biāo)準(zhǔn)器件相比,光電流有了明顯增強(qiáng),器件的轉(zhuǎn)換效率顯著增強(qiáng)。研究表明器件性能的提高主要是由于Au NPs的背散射效應(yīng)使活性層中的光程增長,從而有利于載流子的傳輸和電荷的分離,進(jìn)而改善了太陽能電池的器件性能。除了真空蒸鍍5nm Au NDs在Mo O3中,還將Au NPs插入ITO電極和Zn O電子傳輸層之間形成雙Au納米結(jié)構(gòu)。與標(biāo)準(zhǔn)器件相比,摻入5 nm Au NDs和20 nm Au NDs的雙LSPR器件的PCE由2.9%增加到3.65%,提高了17%。Au NPs插入到Zn O層下引起了等離子共振效應(yīng)誘導(dǎo)局部電磁場增強(qiáng),同樣也提高聚合物太陽能電池中光收集。(3)Au NPs/PEDOT:PSS納米結(jié)構(gòu)在Cd Se/Cd S/Zn S量子點(diǎn)發(fā)光二極管中的應(yīng)用:首先組裝并優(yōu)化了基于Cd Se/Cd S/Zn S量子點(diǎn)的紅色發(fā)光二極管,標(biāo)準(zhǔn)器件采用的結(jié)構(gòu)如下:ITO/PEDOT:PSS/TFB/QDs/Zn O/Ag。通過將Au NPs插入ITO電極和PEDOT:PSS空穴傳輸層之間,形成Au NPs/PEDOT:PSS結(jié)構(gòu)并應(yīng)用到上述QLED器件中,并研究Au NPs對QLED器件的發(fā)光效率的影響。發(fā)現(xiàn)這一影響主要源于發(fā)光層中激子與金屬表面等離子體激元之間的能量傳遞。
【學(xué)位授予單位】：河南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM914.4;TN312.8

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本文編號：2747357