反型體異質(zhì)結(jié)聚合物太陽(yáng)能電池的研究

【摘要】： 由于重量輕、價(jià)格低、未來應(yīng)用前景可觀等優(yōu)點(diǎn),基于共軛聚合物和富勒烯體系的聚合物太陽(yáng)能電池已經(jīng)引起了人們極大的興趣,能量轉(zhuǎn)換效率已達(dá)到7.4%。在這些報(bào)道的電池中,PEDOT:PSS常被用作空穴傳輸層,防止電子漏電,提高空穴收集效率。但是,研究證明,PEDOT:PSS呈酸性,會(huì)腐蝕ITO電極,從而影響電池的穩(wěn)定性。解決這個(gè)問題的一種方法就是將電池結(jié)構(gòu)顛倒,用不易被氧化、高功函數(shù)的金屬作為空穴收集電極,這樣可以避免使用PEDOT:PSS。 制作了一種簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的反型聚合物太陽(yáng)能電池,器件結(jié)構(gòu)為ITO/nc-TiO_2/P3HT:PCBM/metal。在這里,納米晶TiO_2薄膜作為電子選擇層,將會(huì)阻擋空穴從P3HT傳遞至ITO,從而可以避免電子空穴在ITO/P3HT:PCBM界面處復(fù)合。但是,對(duì)于上述結(jié)構(gòu)的器件,采用各種金屬電極,電池的性能普遍都比較低。在有源層與金屬電極之間引入一層過渡金屬氧化物,如MoO_3、WO_3,結(jié)果器件的性能得到大幅度的提高。 采用MoO_3(WO_3)/Ag/MoO_3(WO_3)復(fù)合膜作為透明電極,制備出半透明反型聚合物太陽(yáng)能電池ITO/nc-TiO_2/P3HT:PCBM/MoO_3(WO_3)/Ag/MoO_3(WO_3)。必須強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)的是,在此結(jié)構(gòu)中,陽(yáng)極緩沖層和增透膜屬同一種材料,這將大大降低半透明電池制備工藝的復(fù)雜性。 【關(guān)鍵詞】：反型體異質(zhì)結(jié)聚合物太陽(yáng)能電池 二氧化鈦 三氧化鉬 三氧化鎢 能量轉(zhuǎn)換效率
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號(hào)】：TM914.4
【目錄】：

• 內(nèi)容提要4-9
• 第1章 緒論9-29
• 1.1 體異質(zhì)結(jié)聚合物太陽(yáng)能電池的簡(jiǎn)要發(fā)展史9-15
• 1.2 提高體異質(zhì)結(jié)聚合物太陽(yáng)能電池性能的主要途徑15-22
• 1.2.1 聚合物給體新材料15-17
• 1.2.2 有源層處理17-20
• 1.2.3 級(jí)聯(lián)電池20-22
• 1.3 太陽(yáng)能電池的等效電路22-25
• 1.4 太陽(yáng)能電池的特征參數(shù)25-27
• 1.5 本論文的設(shè)計(jì)思想27-29
• 第2章 基于TiO_2的反型體異質(zhì)結(jié)聚合物太陽(yáng)能電池的制備與表征29-39
• 2.1 溶膠-凝膠法制備TiO_229-34
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)材料與儀器30
• 2.1.2 TiO_2溶膠制備30
• 2.1.3 TiO_2薄膜制備30-31
• 2.1.4 TiO_2薄膜表征31-34
• 2.1.4.1 X 射線衍射分析31-32
• 2.1.4.2 紫外-可見吸收譜、透射譜32
• 2.1.4.3 原子力顯微鏡(AFM)32-33
• 2.1.4.4 掃描電子顯微鏡(SEM)33-34
• 2.2 基于TiO_2的反型體異質(zhì)結(jié)聚合物太陽(yáng)能電池的制備與表征34-38
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)材料與儀器34
• 2.2.2 器件制備34-36
• 2.2.3 測(cè)試結(jié)果與討論36-38
• 2.3 本章小節(jié)38-39
• 第3章 MoO_3、WO_3作為空穴傳輸層在反型體異質(zhì)結(jié)聚合物太陽(yáng)能電池中的研究39-67
• 3.1 MoO_3 作為空穴傳輸層的反型體異質(zhì)結(jié)聚合物太陽(yáng)能電池的制備與表征39-58
• 3.1.1 MoO_3的基本性質(zhì)40
• 3.1.2 實(shí)驗(yàn)材料與儀器40-41
• 3.1.3 器件制備41-42
• 3.1.4 測(cè)試結(jié)果與討論42-50
• 3.1.5 MoO_3與金屬界面的XPS 研究50-58
• 3.1.5.1 基本概念50-52
• 3.1.5.2 結(jié)果討論52-58
• 3.2 WO_3作為空穴傳輸層的反型體異質(zhì)結(jié)聚合物太陽(yáng)能電池的制備與表征58-66
• 3.2.1 WO_3的基本性質(zhì)58
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)材料與儀器58-59
• 3.2.3 器件制備59-60
• 3.2.4 測(cè)試結(jié)果與討論60-66
• 3.3 本章總結(jié)66-67
• 第4章 半透明反型體異質(zhì)結(jié)聚合物太陽(yáng)能電池的制備與表征67-99
• 4.1 基于 MoO_3/Ag/MoO_3透明電極的半透明反型體異質(zhì)結(jié)聚合物太陽(yáng)能電池的制備與表征68-79
• 4.1.1 實(shí)驗(yàn)材料與儀器68
• 4.1.2 器件制備68-70
• 4.1.3 測(cè)試結(jié)果與討論70-79
• 4.2 基于 WO_3/Ag/WO_3 透明電極的半透明反型體異質(zhì)結(jié)聚合物太陽(yáng)能電池的制備與表征79-97
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)材料與儀器79
• 4.2.2 器件制備79-80
• 4.2.3 測(cè)試結(jié)果與討論80-87
• 4.2.4 光場(chǎng)分布與WO_3光耦合層厚度的關(guān)系87-97
• 4.3 本章小結(jié)97-99
• 結(jié)論99-101
• 參考文獻(xiàn)101-115
• 攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文115-117
• 致謝117-118
• 摘要118-121
• Abstract121-123

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