【摘要】：有機薄膜太陽電池一般以有機小分子或聚合物薄膜作為光敏感層,因其材料來源廣泛、制備工藝簡單、成本低廉、適合大面積生產(chǎn)等優(yōu)勢,受到許多國家及研究機構(gòu)的關(guān)注。給體一受體型異質(zhì)結(jié)電池是有機太陽電池中一種最基本的結(jié)構(gòu)類型,近年來對其理論、結(jié)構(gòu)設(shè)計和制備工藝已做了大量的研究工作,但仍有很大的潛力。有機太陽電池很有希望成為傳統(tǒng)硅太陽電池的替代品。 本論文的工作主要為:有機薄膜太陽電池材料的選擇、合成與提純,薄膜制備工藝研究,有機光伏器件結(jié)構(gòu)設(shè)計與制務(wù),給體-受體型異質(zhì)結(jié)有機光伏效應(yīng)機理分析,雙層給體-受體型有機薄膜太陽電池光學(xué)優(yōu)化設(shè)計,太陽電池伏安特性影響因素分析與模擬及其自動測試系統(tǒng)的研制。 論文對有機光電材料的屬性和部分有機材料的合成與提純工藝做了說明:敘述了真空蒸發(fā)氣相沉積和溶液旋涂法制備有機薄膜的設(shè)備和工藝以及加熱裝置的設(shè)計,從理論上分析了不同蒸發(fā)源結(jié)構(gòu)和蒸鍍條件對薄膜厚度和均勻性的影響以及溶液旋涂中溶液濃度和轉(zhuǎn)速對薄膜厚度的影響,提出了臘厚控制方法,并對薄膜的AFM形貌和紫外-可見光吸收譜進行了測試和分析:研究了在給體-受體型光伏器件中有機光伏效應(yīng)的機理及其四個基本過程對能量轉(zhuǎn)換效率的影響:設(shè)計了不同類型的有機薄膜太陽電池器件結(jié)構(gòu)及制作方法,制備了幾種典型的仃機太陽電池,并對所制備的器件的伏安特性進行了測試和比較。 在以上工作的基礎(chǔ)上,論文對典型的給體-受體型有機薄膜雙層平面異質(zhì)結(jié)光伏器件建立了數(shù)值模型,利用光學(xué)干涉效應(yīng)和擴散理論,模擬了器件的光學(xué)干涉、吸收效應(yīng)和激子在有機層中的擴散過程,得到了器件外量子效率與膜層厚度的關(guān)系,以此對薄膜厚度進行優(yōu)化設(shè)計,并通過實驗對設(shè)計結(jié)果進行了驗證。結(jié)果表明對膜層厚度的優(yōu)化可以比較明顯地提高有機太陽電池的光電流和能量轉(zhuǎn)換效率。 伏安特性是太陽電池輸出特性的關(guān)鍵,論文對太陽電池建立等效模型,分析了由器件結(jié)構(gòu)和制作工藝造成的電池內(nèi)部電阻對伏安特性的影響,得到了與實驗相一致的結(jié)果。最后,對一種基于計算機聲卡的太陽電池伏安特性自動測試系統(tǒng)的設(shè)計做了敘述。
【圖文】：

移(有外加場時)運動，因此又稱受體層和給體層分別為電子傳輸層和空穴傳輸層。上述激子的產(chǎn)生與分離過程也可以用光誘導(dǎo)電子轉(zhuǎn)移理論描述。光誘導(dǎo)電子轉(zhuǎn)移相當(dāng)于光激發(fā)的氧化還原反應(yīng)，如圖4.4所示，圖中(a)狀態(tài)受到一個光子照射時，給體層中一個電子激發(fā)，由HOMO躍遷到LUMO，轉(zhuǎn)變?yōu)?b)狀態(tài)，此時給體處于激發(fā)態(tài)，用D，表示。D，中LUMO上的電子在DA界面處會發(fā)生電子轉(zhuǎn)移(ET)

試中利用1000W氨燈模擬AMI.0太陽輻射。為防止測試過程中由于氛燈照射使器件過熱，利用風(fēng)扇對其降溫。器件在制備后1小時之內(nèi)完成測試。測試用裝置在第六章作詳細介紹。測試結(jié)果及相應(yīng)的器件結(jié)構(gòu)如圖4.11一4.13。圖4.n為由單層有機薄膜和兩個電極構(gòu)成的肖特基型有機太陽電池的伏安特性。其中(a)圖中的電池結(jié)構(gòu)為rro/100unIPTCD刀100unlAI型，PTcDA采用真空蒸發(fā)沉積成膜在rro導(dǎo)電玻璃上，基片面積為6cmZ，距蒸發(fā)源20cm，，蒸鍍時真空度為.7x910一3Pa，蒸發(fā)速率為.0Inn“s，形成電池的總面積為4cmZ。(b)圖中的電池為rro/3OnnlPPV/lOOnmAI結(jié)構(gòu)，PPV采用旋涂法成膜在TIO導(dǎo)電玻璃上
【學(xué)位授予單位】：西北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2006
【分類號】：TK51

【引證文獻】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 席曦;基于酞菁和富勒烯的有機太陽電池的研制及其相關(guān)系統(tǒng)與控制的研究[D];江南大學(xué);2012年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前6條

1 李方馨;有機小分子太陽電池陰極修飾的研究[D];江南大學(xué);2010年

2 孟慶蕾;提高有機太陽電池中空穴輸出效率方法的研究[D];江南大學(xué);2010年

3 吳冰;Rubrene/C_(60)太陽能電池的性能改善[D];暨南大學(xué);2011年

4 吳京京;新型結(jié)構(gòu)有機光伏電池的性能研究[D];鄭州大學(xué);2011年

5 王躍廷;氧化鋅有機聚合物光伏電池的設(shè)計研究[D];燕山大學(xué);2012年

6 高中擴;有機聚合物光伏電池的制備及器件物理性能的模擬[D];天津大學(xué);2007年

本文編號：2672327