發(fā)布時(shí)間：2022-01-12 18:48

　　隨著化石燃料逐漸枯竭,太陽能作為可再生能源成為人們關(guān)注的重點(diǎn)。而共軛聚合物是制作光伏電池的重要材料,其具有較強(qiáng)的吸電子性。目前將共軛聚合物作為電子給體材料,與電子受體材料共混后所制成的光伏電池轉(zhuǎn)換效率仍然不高。而通過調(diào)整電池結(jié)構(gòu),使給受體發(fā)生層狀相分離形成相間排列的結(jié)構(gòu),能夠提高激子的分離效率。本實(shí)驗(yàn)選取了兩種常用的電子給受體材料聚3-己基噻吩（P3HT）和[6,6]-苯基-C61-丁酸甲酯（PCBM）,使用定向附生結(jié)晶的方法來調(diào)控其結(jié)構(gòu)。1.1,3,5-三氯苯（1,3,5-TCB）能夠誘導(dǎo)P3HT形成取向結(jié)構(gòu),而對PCBM并無誘導(dǎo)作用。使用1,3,5-TCB分別誘導(dǎo)P3HT和PCBM薄膜,結(jié)合偏光顯微鏡（POM）,原子力顯微鏡（AFM）和透射電子顯微鏡（TEM）等表征手段可以發(fā)現(xiàn):P3HT在TCB上由于晶格匹配的作用,形成了大量取向片晶,其c軸平行于TCB晶體的c軸。而同樣條件下處理的PCBM薄膜則沒有發(fā)生晶體取向,使用AFM觀察到了許多其聚集而成的顆粒狀結(jié)構(gòu)。2.P3HT/PCBM共混物在質(zhì)量比為1:1時(shí)誘導(dǎo)得到的相分離結(jié)構(gòu)最理想。當(dāng)共混物中P3HT與PCBM的混合比例發(fā)生變化,誘... 

【文章來源】：北京化工大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－２幾種不同厚度的Ｐ３ＨＴ膜對不同波長入射光的吸收量

與其他半導(dǎo)體材料形成界面［３］。在之前一篇關(guān)于共軛聚合物光伏電池的報(bào)道中Ｗ，通??過旋涂和熱處理將未摻雜的ＰＰＶ制成了活性層，銦錫氧化物（ＩＴＯ）半導(dǎo)體透明導(dǎo)電膜??作為下電極，再在ＰＰＶ上蒸鍍一層上電極，如圖１－３所示。當(dāng)大約１０?ｍＷ／ｃｍ２強(qiáng)度??的光照在光伏電池上時(shí)，會產(chǎn)生１．２－１．７Ｖ的開環(huán)電壓，具體數(shù)值取決于使用的金屬材??料。在大多數(shù)情況下，開路電壓大致等于頂部和底部電極之間的功函數(shù)的差除以電子??的電荷。所以功函數(shù)不同的兩個(gè)電極也對單層共軛聚合物光伏電池的開環(huán)電壓有影??響。根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，有幾個(gè)重要因素會對開環(huán)電壓產(chǎn)生影響，例如不可忽略的暗電流??［５］，費(fèi)米能級釘扎效應(yīng)％化學(xué)勢梯度［７，８］。??ｔｏｐ?￣１??ｃｃｍｊｙｇａｔｅｄ?ｐｏｌｙｍｅｒ??？，ｉｕｒｏ?；．；．．?－?．一ｉ；?｜??＾?ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ?ｅｌｅｄｒｏｄｅ?｜??＼ｅｒ??＼??ｈｖ—???ｔｒａｎｉｐｉｍｎｒ??ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ?＾?ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ??．?Ｎ??圖１－３單層共軛聚合物光伏電池。??Ｆｉｇ．?１－３?ＰＶ?ｃｅｌｌｓ?ｍａｄｅ?ｆｒｏｍ?ｓｉｎｇｌｅ?ｌａｙｅｒｓ?ｏｆ?ｃｏｎｊｕｇａｔｅｄ?ｐｏｌｙｍｅｒｓ．??盡管單層共軛聚合物光伏電池能夠產(chǎn)生開環(huán)電壓，但是其產(chǎn)生的光電流非常低。??例如，在４５８ｎｍ的激發(fā)波長下，上述ＩＴＯ－ＰＰＶ－金屬器件的外部量子效率（ＥＱＥ，即??光伏電池中每個(gè)入射光子能產(chǎn)生的電子數(shù)）僅為０．１－１?％。約１００ｎｍ厚的共扼聚合物??薄膜在最大吸收波長處能吸收大量的光子（＞５０％）

能帶偏移的有機(jī)半導(dǎo)體材料制作成雙層光伏電池在最大吸收波長下，光伏電池的外部??量子效率可提高到１５％［１５，１６］。通過對這種雙層結(jié)構(gòu)ＥＱＥ譜形的分析，可以推斷是由??于激子在兩種半導(dǎo)體界面發(fā)生了解離才導(dǎo)致了效率提高。如圖１－４所示，在異質(zhì)結(jié)附??近形成的激子運(yùn)動到界面上時(shí)會發(fā)生解離，分解為空穴和電子各自傳輸。這種傳輸方??式造成了空穴和電子在空間上的隔離，因此他們在傳輸過程中不會再重新復(fù)合成為激??子。在未摻雜的半導(dǎo)體材料中，只存在極少數(shù)的自由載流子，所以在激子從界面分離??之后，盡管載流子傳輸?shù)较鄳?yīng)電極的路徑較長，他們很少會發(fā)生復(fù)合。???ｔｏｙ?ｅｌｅｄｒｏｏｅ???ｅｌｅｃｔｒｏｎ?ａｃｃｅｐｔｏｒ??ｃｏｎｊｕｇａｔｅｄ??ｔｒｉｉｎｓｐｆ?ｅｎｔ?ｅｌｅｃｒｏｄｇ??ｊ?．??Ｉ?Ｉ，?ｆｖ??？?丨，Ｘ??ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ?一＾??ｅｔｅｒｔｒｏｄｅ?ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ??Ｔ?！??ｈ、??ｐｏｌｙｍｅｒ?ｅｔｅｃｔｒｏｎ??ａｃｓｃｅ０３ｒ??圖１－４雙層聚合物光伏電池。??Ｆｉｇ．?１－４?ＰＶ?ｃｅｌｌｓ?ｍａｄｅ?ｆｒｏｍ?ｔｗｏ?ｌａｙｅｒｓ?ｏｆ?ｃｏｎｊｕｇａｔｅｄ?ｐｏｌｙｍｅｒｓ．??Ｓａｒｉｄｆｔｃｉ等人首次應(yīng)用了雙層膜的技術(shù)，他們將Ｃ６〇沉積在ＭＥＨ－ＰＰＶ的旋涂膜??４??


本文編號：3585278