基于聚芴摻雜的有機(jī)太陽能電池研究

【摘要】：有機(jī)太陽能電池相比于傳統(tǒng)無機(jī)太陽能電池具有成本低、材料來源廣泛、柔性、可大面積生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn),受到國內(nèi)外研究人員的廣泛關(guān)注。然而,不足的光電轉(zhuǎn)換效率制約了其應(yīng)用與推廣,其中存在問題可以歸納為吸光率低導(dǎo)致器件較低的光譜利用率,以及能級不匹配導(dǎo)致的電荷傳輸受阻。因此,拓寬活性層的光吸收范圍、促進(jìn)載流子的傳輸?shù)?成為提高器件性能的關(guān)鍵。為解決上述問題,合成窄帶隙聚合物、制作級聯(lián)器件等方法被廣泛研究。這些方法雖能解決光吸收低、電荷傳輸差等問題,但材料制備周期長、實(shí)驗(yàn)工藝復(fù)雜等負(fù)面因素限制了這些方法的發(fā)展。本論文中采用了對器件活性層和陰極緩沖層摻雜的方法。摻雜是一種簡單易行、效果顯著的改善器件性能的手段。文中選用的摻雜物質(zhì)主要為聚芴(PF)及其衍生物,它具有一定的光致發(fā)光效應(yīng),并且結(jié)構(gòu)修飾方法簡單。文中制備了結(jié)構(gòu)為ITO/Ti O2/PCDTBT:PCBM:PFDTBT/Mo O3/Ag反型聚合物太陽能電池器件。通過摻雜,器件的光吸收率和電荷傳輸性能被改善,使器件的短路電流和填充因子得到一定提高,薄膜形貌也有一定的改善,光電轉(zhuǎn)換效率提升近7%,實(shí)現(xiàn)器件整體性能的突破。論文中還采用三種聚芴材料分別摻入聚乙烯亞胺(PEI)陰極緩沖層中,制作了結(jié)構(gòu)為ITO/PEI:PF/P3HT:PCBM/Mo O3/Ag的電池器件。由于所選的聚芴材料能夠?qū)⒆贤夤廪D(zhuǎn)化為可見光而被活性層利用,因此緩沖層摻雜聚芴材料能夠提高活性層對于入射光的吸收和利用。同時,聚芴材料具有較高的載流子遷移率,更有利于增強(qiáng)電池器件中載流子的傳輸。經(jīng)過一系列優(yōu)化實(shí)驗(yàn)后,文中成功將基于P3HT:PCBM電池器件的光電轉(zhuǎn)換效率由3.52%提升至4.72%。文中主要采用聚芴及其衍生物分別對活性層和陰極緩沖層進(jìn)行摻雜,實(shí)現(xiàn)聚合物太陽能電池光譜吸收的提高和電荷傳輸性質(zhì)的改善,器件效率明顯提升。文中詳細(xì)描述了器件的制作、測試和表征等過程,對電池器件的探索和深入研究具有良好的借鑒作用。 【關(guān)鍵詞】：有機(jī)太陽能電池 聚芴 摻雜 光譜利用 電荷傳輸
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• abstract5-9
• 第一章 緒論9-19
• 1.1 引言9-10
• 1.2 有機(jī)太陽能電池的發(fā)展歷程和研究現(xiàn)狀10-14
• 1.3 有機(jī)太陽能電池的工作原理14-15
• 1.4 有機(jī)太陽能電池結(jié)構(gòu)分類15-17
• 1.5 本論文的選題意義及主要研究內(nèi)容17-19
• 第二章 摻雜對有機(jī)太陽能電池器件性能的影響19-26
• 2.1 引言19
• 2.2 有機(jī)太陽能電池主要性能參數(shù)19-20
• 2.3 摻雜對有機(jī)太陽能電池器件性能的影響20-25
• 2.3.1 摻雜對器件短路電流密度的影響20-22
• 2.3.2 摻雜對器件開路電壓的影響22-23
• 2.3.3 摻雜對器件填充因子的影響23-25
• 2.4 本章小結(jié)25-26
• 第三章 PFDTBT活性層摻雜的有機(jī)太陽能電池的性能提高和機(jī)理分析183.1 引言26-36
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分27-30
• 3.3 活性層摻雜PFDTBT對有機(jī)太陽能電池性能的影響30-35
• 3.3.1 PFDTBT摻雜對器件J-V特性的影響30-31
• 3.3.2 PFDTBT對器件IPCE特性的影響31
• 3.3.3 PFDTBT摻雜對活性層薄膜形貌的影響31-32
• 3.3.4 PFDTBT摻雜對器件電子和空穴的傳輸能力的影響32-34
• 3.3.5 PFDTBT摻雜對器件性能提高的驗(yàn)證34-35
• 3.4 本章小結(jié)35-36
• 第四章 聚芴緩沖層摻雜對有機(jī)太陽能電池性能影響及作用機(jī)理36-50
• 4.1 引言36-39
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分39-40
• 4.3 陰極緩沖層摻雜聚芴對有機(jī)太陽能電池性能的影響40-49
• 4.3.1 聚芴摻雜對器件的J-V特性的影響41-44
• 4.3.2 聚芴摻雜對器件IPCE特性的影響44-45
• 4.3.3 聚芴摻雜對活性層薄膜光吸收特性的影響45-46
• 4.3.4 聚芴摻雜對器件的電子傳輸性能的影響46-47
• 4.3.5 聚芴摻雜對激子產(chǎn)生和電荷收集的影響47-48
• 4.3.6 聚芴摻雜對器件的復(fù)阻抗的影響48-49
• 4.4 本章小結(jié)49-50
• 第五章 總結(jié)50-51
• 參考文獻(xiàn)51-58
• 個人簡介及科研成果58-60
• 致謝60

您可以在本站搜索以下學(xué)術(shù)論文文獻(xiàn)來了解更多相關(guān)內(nèi)容

德國研制成有機(jī)太陽能電池    

德研制成有機(jī)太陽能電池    

有機(jī)太陽能電池即將產(chǎn)業(yè)化    嚴(yán)肅

有機(jī)太陽能電池研究進(jìn)展    李炳田,任斌,黃河

網(wǎng)印有機(jī)太陽能電池    李鋒

共軛聚合體有機(jī)太陽能電池:從基礎(chǔ)研究到發(fā)展現(xiàn)狀(英文)    G.Dennler,N.S.Sariciftci

有機(jī)太陽能電池材料的研究進(jìn)展    段曉菲,王金亮,毛景,裴堅(jiān)

有機(jī)太陽能電池研究進(jìn)展    任斌;賴樹明;陳衛(wèi);黃河;

有機(jī)太陽能電池研究現(xiàn)狀與進(jìn)展    李甫;徐建梅;張德;

有機(jī)太陽能電池效率提高至6.5%    

可溶性小分子有機(jī)太陽能電池    范斌;田清勇;白華;

可撓式有機(jī)太陽能電池之發(fā)展技術(shù)    陳隆建;陳正強(qiáng);李宜璇;

卟啉、酞菁類有機(jī)太陽能電池材料的研究進(jìn)展    劉艷;曾慶華;張憲璽;姜建壯;

基于碳納米管纖維的有機(jī)太陽能電池    陳濤;仰志斌;彭慧勝;

基于取向碳納米管膜的柔性有機(jī)太陽能電池    仰志斌;陳濤;何瑞旋;彭慧勝;

化學(xué)改性氧化石墨烯作為有機(jī)太陽能電池空穴傳輸層    張堅(jiān);楊棟;周玲玉;陳令成;趙斌;李燦;

有機(jī)太陽能電池中的相干電荷和能量轉(zhuǎn)移    趙儀;

有機(jī)太陽能電池用的二維窄帶隙聚合物研究    唐衛(wèi)華;海杰峰;朱恩偉;卞臨沂;

有機(jī)太陽能電池電子過程的理論模擬    易院平;韓廣超;沈星星;

柔性及疊層薄膜有機(jī)太陽能電池研究    馬廷麗;

德支持企業(yè)開發(fā)有機(jī)太陽能電池    記者 顧鋼

美評估有機(jī)太陽能電池對環(huán)境的影響    記者 毛黎

突破有機(jī)太陽能電池技術(shù)瓶頸    本報駐美國記者 田學(xué)科

控制電子自旋可提高有機(jī)太陽能電池的效率    劉霞

疊層型有機(jī)太陽能電池接近商用    記者 邰舉

美國研發(fā)可拉伸有機(jī)太陽能電池    蔡佳

小分子有機(jī)太陽能電池增效50%    華凌

2007年世界科技發(fā)展回顧(七)    本版編輯張浩 鄭曉春 鄧國慶 毛黎 何屹 顧鋼 何永晉

青海有機(jī)太陽能電池研發(fā)獲重大進(jìn)展    記者 馬悍德

青海有機(jī)太陽能電池研發(fā)取得重大進(jìn)展    記者 賈明

高效穩(wěn)定的有機(jī)太陽能電池的界面研究    許美鳳

幾種有機(jī)太陽能電池供體材料的光伏性能    劉小銳

含噻吩或噻吩稠環(huán)單元的有機(jī)光伏材料的合成及其性能研究    黨東鋒

有機(jī)太陽能電池微納結(jié)構(gòu)及光物理特性研究    徐偉龍

電沉積制備聚噻吩有序微結(jié)構(gòu)及有機(jī)太陽能電池    于偉利

基于聚合物的有機(jī)太陽能電池的研制與表征    喬芬

有機(jī)太陽能電池中的光物理過程研究    陳向東

有機(jī)太陽能電池電學(xué)模型與數(shù)值研究    馬朝柱

有機(jī)太陽能電池界面過程的研究    陳麗佳

可溶性小分子方酸菁有機(jī)太陽能電池的制備及其性能研究    楊倩倩

有機(jī)太陽能電池中電極修飾的研究    史紹華

有機(jī)太陽能電池中光電流—溫度特性的研究    蔡倫

有機(jī)太陽能電池D-A型供受體材料的理論研究    付智勇

利用飛秒瞬態(tài)時間分辨率吸收光譜對有機(jī)太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化機(jī)理研究    蔡佳林

含苝二酰亞胺(PDIs)單元的有機(jī)半導(dǎo)體材料的合成、表征及其應(yīng)用    李盼盼

PIN型有機(jī)太陽能電池光學(xué)特性的數(shù)值模擬    張旋

有機(jī)太陽能電池中光誘導(dǎo)電荷轉(zhuǎn)移的理論研究    豐艷婷

富勒烯二加成衍生物的核磁共振波譜研究    萬瑛博

有機(jī)太陽能電池/有機(jī)—無機(jī)雜化鈣鈦礦太陽能電池的模擬    徐曉娟

基于聚噻吩及富勒烯衍生物材料有機(jī)太陽能電池光電性能研究    李萌