有機(jī)太陽(yáng)能電池具有巨大的商業(yè)化潛力,其能量轉(zhuǎn)換效率已超過17%,但與無機(jī)電池的效率仍有一定的差距。與無機(jī)材料相比,有機(jī)半導(dǎo)體材料最大優(yōu)勢(shì)在于其可設(shè)計(jì)性強(qiáng),可通過優(yōu)化材料的結(jié)構(gòu)提升器件的光伏性能。富勒烯類材料曾是性能最優(yōu)異的有機(jī)光伏受體材料,相應(yīng)器件效率已超過11%,但其較低的LUMO能級(jí)與較弱的吸收限制了器件性能。為了克服這些缺點(diǎn),科學(xué)家設(shè)計(jì)合成了許多新型受體材料。本文以有機(jī)太陽(yáng)能電池為研究對(duì)象,設(shè)計(jì)合成了三類新型受體材料,并研究了材料的分子結(jié)構(gòu)與光伏性能的關(guān)系。（1）含不同烷基側(cè)鏈的萘酰亞胺聚合物的合成及其光伏性能研究側(cè)鏈工程是優(yōu)化聚合物材料光伏性能的策略之一。本文設(shè)計(jì)合成了含不同烷基側(cè)鏈的萘酰亞胺聚合物P（NDIEH-TT）與P（NDIEH-TH2）。聚合物表征表明,較小位阻異辛基使P（NDIEHTT）具有比N2200更強(qiáng)的π-π堆積及更窄的帶隙,但同時(shí)其溶解性較N2200大幅度降低,甚至無法通過溶液法制備器件。在噻吩處引入己基側(cè)鏈?zhǔn)筆（NDIEH-TH2）的溶解性較N2200與P（NDIEH-TT）有較大的提升;但一定程度上阻礙了聚合物的π-π堆積,使帶隙變寬、遷移率降低。PBD... 

【文章來源】：南京郵電大學(xué)江蘇省

【文章頁(yè)數(shù)】：69 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

各類太陽(yáng)能電池最高效率圖

郵電大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 第一章子間相互作用幾乎不存在 Wannier 激子。Frenkel 激子中電子與空穴的距離一般小于常數(shù)，約為 5 ；對(duì)于有機(jī)材料而言，F(xiàn)renkel 激子分布于一個(gè)分子內(nèi)。由于半徑較kel 激子中電子與空穴的庫(kù)侖相互作用力較強(qiáng)，束縛能約為 0.3-1 eV，往往需要在外的作用下激子才能解離。在肖特基型器件中，激子解離的驅(qū)動(dòng)力主要來源于內(nèi)建電建電場(chǎng)所能提供的能量較弱，不能使激子充分解離。未解離的激子易復(fù)合并釋放出能生光電流，所以肖特基型器件的效率不高。CT 激子的半徑介于 Wannier 與 Frenkel，為激子解離過程可能存在的一個(gè)中間態(tài)，即電子與空穴處于不同的分子間但仍存互作用。

圖 1-2 單層有機(jī)太陽(yáng)能電池器件結(jié)構(gòu)與工作原理示意圖.2 雙層異質(zhì)結(jié)器件1986 年，鄧青云博士[12]模仿無機(jī)異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池，以苝酰亞胺（PDI）衍生物為受菁（CuPc）為給體制備了一種新型結(jié)構(gòu)器件即雙層異質(zhì)結(jié)器件，將效率提高至 1%，的一個(gè)重要突破。雙層異質(zhì)結(jié)器件的結(jié)構(gòu)如圖 1-3 所示，其工作原理主要可分為四個(gè)過程：1、材料吸生激子；2、激子擴(kuò)散至異質(zhì)結(jié)處（即 D/A 界面）；3、激子解離產(chǎn)生載流子；4、電收集。此結(jié)構(gòu)最重要的創(chuàng)新在于引入一種新的電荷分離機(jī)制，激子解離的驅(qū)動(dòng)力主受體材料的能級(jí)差，顯著提高了激子解離效率。此結(jié)構(gòu)的另一大創(chuàng)新點(diǎn)是引入獨(dú)立空穴傳輸通道，降低雙分子復(fù)合幾率進(jìn)而提升器件性能。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Achieving over 16% efficiency for single-junction organic solar cells[J]. Baobing Fan,Difei Zhang,Meijing Li,Wenkai Zhong,Zhaomiyi Zeng,Lei Ying,Fei Huang,Yong Cao.  Science China（Chemistry）. 2019(06)



本文編號(hào)：3387103