高效聚合物太陽能電池界面工程和形貌研究

【摘要】：聚合物太陽能電池(PSCs)具有制備過程簡單、價格低廉、重量較輕、能制備成柔性器件等突出優(yōu)點(diǎn),近年來成為國內(nèi)外光伏產(chǎn)業(yè)研究和有機(jī)光電材料研究的前沿和熱點(diǎn)。經(jīng)過20年的發(fā)展,共混型本體異質(zhì)結(jié)(BHJ)太陽能電池的最高能量轉(zhuǎn)換效率(PCE)達(dá)到了10%。但商業(yè)化生產(chǎn)聚合物太陽能電池要面臨許多問題,例如效率,穩(wěn)定性,可重復(fù)性及可制造性等。為了優(yōu)化聚合物太陽能電池的性能,本論文主要從器件界面工程和形貌優(yōu)化兩個角度開展工作,具體如下：1,為了優(yōu)化聚合物太陽能電池的性能,首次將超薄的P型界面材料聚苯胺(HAPAN)作為空穴傳輸層,制備了正向結(jié)構(gòu)的聚合物太陽能電池,該器件的能量轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了9%,該超薄的聚苯胺界面修飾層可以在多種聚合物體系中得到很好的應(yīng)用。因此,超薄聚苯胺修飾層是一種相對通用且有效的P型界面修飾層。該工作也表明應(yīng)用超薄聚苯胺修飾層能有效提高光伏器件的穩(wěn)定性,為設(shè)計穩(wěn)定高效的聚合物太陽能電池以及超薄光電器件提高了一種新思路。2, 以PBDT-TS1為電子給體,富勒烯衍生物PC71BM為電子受體,使用N型界面材料氫氧化鋇作為電子收集層,同時制備了反向結(jié)構(gòu)和正向結(jié)構(gòu)聚合物太陽能電池,這兩種器件均達(dá)到了9%的能量轉(zhuǎn)換效率。其廉價和穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)更是提高了其具有進(jìn)一步被工業(yè)化利用的可能。3,為了優(yōu)化聚合物太陽能電池活性層的形貌,提高器件性能,我們使用PBDT-TS1為電子給體,富勒烯衍生物PC71BM為電子受體,利用綠色混合溶劑(二甲苯/N-甲基吡咯烷酮)制備了正向結(jié)構(gòu)的聚合物太陽能電池,該器件取得了能量轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了9.47%,這是目前報道的使用綠色溶劑加工制備聚合物太陽能電池的最高能量轉(zhuǎn)換效率。該溶劑體系可以應(yīng)用在多種具有代表性的聚合物體系中,并取得了與鹵素溶劑相似的效率,因此,該非鹵混合溶劑體系具有可以取代傳統(tǒng)含鹵溶劑來制備高效聚合物太陽能電池的潛力。 【關(guān)鍵詞】：聚合物太陽能電池 界面工程 形貌
【學(xué)位授予單位】：中國海洋大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-22
• 1.1 引言10-11
• 1.2 聚合物太陽能電池簡介11-13
• 1.3 聚合物太陽能電池的工作原理和性能參數(shù)13-16
• 1.3.1 聚合物太陽能電池的工作原理13-15
• 1.3.2 聚合物太陽能電池的性能參數(shù)15-16
• 1.4 聚合物太陽能電池的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢16-21
• 1.5 研究內(nèi)容和創(chuàng)新之處21-22
• 第二章 聚合物太陽能電池的制備及性能表征22-26
• 2.1 引言22-23
• 2.2 聚合物太陽能電池的制備與測試23-25
• 2.2.1 聚合物太陽能電池的制備23-25
• 2.2.2 聚合物太陽能電池的測試25
• 2.3 論文中使用的表征手段25-26
• 第三章 超薄聚苯胺修飾層在聚合物太陽能電池中的應(yīng)用26-37
• 3.1 引言26-27
• 3.2 實驗部分27-28
• 3.2.1 試劑與材料27-28
• 3.2.2 器件制備與表征28
• 3.2.3 材料表征的設(shè)備與儀器28
• 3.3 結(jié)果與討論28-37
• 3.3.1 材料制備與表征28
• 3.3.2 聚苯胺(HAPAN)作為空穴傳輸層28-31
• 3.3.3 聚合物太陽能電池的光伏性能31-37
• 3.4 本章小結(jié)37
• 第四章 氫氧化鋇修飾層在聚合物太陽能電池中的應(yīng)用37-49
• 4.1 引言37-39
• 4.2 實驗部分39
• 4.2.1 材料與試劑39
• 4.2.2 器件制備與表征39
• 4.2.3 材料表征的設(shè)備與儀器39
• 4.3 結(jié)果與討論39-48
• 4.3.1 氫氧化鋇修飾層基本參數(shù)表征40-42
• 4.3.2 在反向器件中氫氧化鋇做陰極修飾層的器件性能42-44
• 4.3.3 反向器件形貌44-45
• 4.3.4 在正向器件中氫氧化鋇做陰極修飾層的器件性能45-47
• 4.3.5 向器件形貌47-48
• 4.4 本章小結(jié)48-49
• 第五章 非鹵溶劑體系應(yīng)用于高效聚合物太陽能電池49-68
• 5.1 引言49-50
• 5.2 實驗部分50-51
• 5.2.1 試劑與材料50-51
• 5.2.2 器件制備與表征51
• 5.2.3 材料表征的設(shè)備與儀器51
• 5.3 結(jié)果與討論51-67
• 5.3.1 漢森溶解度參數(shù)51-53
• 5.3.2 鹵素溶劑制備聚合物太陽能電池器件性能53-54
• 5.3.3 N-甲基吡咯烷酮含量對器件性能的影響54-56
• 5.3.4 甲基萘含量對器件性能的影響56-57
• 5.3.5 不同溶劑對器件形貌的影響57-59
• 5.3.6 非鹵素混合溶劑體系通用性59-67
• 5.4 本章小結(jié)67-68
• 結(jié)論68-69
• 參考文獻(xiàn)69-77
• 致謝77-78
• 個人簡歷78
• 研究生期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果78-80

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