界面材料在新型太陽能電池中的應(yīng)用及器件性能研究

【摘要】：隨著全球科學(xué)技術(shù)不斷的創(chuàng)新發(fā)展,人類對新能源有效利用的需求程度越來越高。眾所周知,有機太陽能電池(OPV)和有機無機鹵化鈣鈦礦電池被視為新型太陽能電池中的杰出代表,在近年來,一些科研人員將目光聚焦在此類電池的研究和發(fā)展上來。通過對新型太陽能電池器件和機理的研究,科研人員想在新能源的領(lǐng)域有所突破,為其工業(yè)化的生產(chǎn)奠定基石。近來,各種器件的結(jié)構(gòu),包括有機太陽能電池本體異質(zhì)結(jié)、有機無機鹵化鈣鈦礦的介孔和平面結(jié)構(gòu)的研究已經(jīng)被不斷推進和發(fā)展。前期的研究表明:無論是提高器件的效率還是在提升器件穩(wěn)定性,界面層對于器件的貢獻非常突出。本論文主要圍繞新型的界面修飾對于新型太陽能器件的應(yīng)用與功能進行展開。首先,界面層在電子傳輸和空穴傳輸上均起到關(guān)鍵作用,通過對電池器件界面修飾的實驗研究,可以幫助我們很好的理解激子的產(chǎn)生、分離、傳輸和復(fù)合,從而有利于深入研究新型電池器件的結(jié)構(gòu)與機理;其次,通過對電池器件界面修飾,研究如何改善活性層的形貌、提高電子傳輸層的性能;最后探究鈣鈦礦空穴傳輸層的性能,具體內(nèi)容如下:1.選取帶有特殊基團的糖精分子作為界面修飾材料,將其甲醇溶液旋涂于活性層的表面作為界面修飾,從而達到提高電子傳輸性能的目的,相對于無界面層修飾的電池器件,轉(zhuǎn)換效率PCE由4.69%提高到8.54%。2.通過引進聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作為氧化鋅(ZnO)納米晶的修飾層,電子傳輸層實現(xiàn)了氧化鋅(ZnO)納米晶/聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的疊層結(jié)構(gòu)。相比較于僅氧化鋅納米晶的器件,疊層器件轉(zhuǎn)換效率PCE由8.08%增加到9.10%。3.引進蛋氨酸到PEDOT:PSS中進行有機無機鹵化鈣鈦礦電池的器件研究,摻雜的空穴傳輸層效果得到了一定程度的改善。相對于單一的PEDOT:PSS空穴傳輸層,摻雜的器件轉(zhuǎn)換效率實現(xiàn)了由9.79%增加到12.62%。 【關(guān)鍵詞】：有機太陽能電池 有機無機鹵化鈣鈦礦電池 界面材料
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM914.4;TB34
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 緒論8-21
• 1.1 太陽能電池發(fā)展的歷史8-9
• 1.2 有機太陽能電池的發(fā)展9-10
• 1.3 有機無機鹵化鈣鈦礦太陽能電池的發(fā)展10-14
• 1.3.1 有機太陽能和有機無機鹵化鈣鈦礦電池的原理和性能參數(shù)12-14
• 1.4 界面層的研究進展14-19
• 1.4.1 有機太陽能電池界面層的概述14-16
• 1.4.2 有機太陽能電池界面材料16-18
• 1.4.3 界面層在有機無機鹵化鈣鈦礦電池中的應(yīng)用18-19
• 1.5 論文的設(shè)計思想和研究內(nèi)容19-21
• 第二章 糖精應(yīng)用于OPV電子傳輸層21-33
• 2.1 研究背景21
• 2.2 實驗部分21-33
• 2.2.1 實驗材料和儀器21-22
• 2.2.2 界面層和活性層的制備22
• 2.2.3 器件組裝22
• 2.2.4 實驗結(jié)果與數(shù)據(jù)討論22-32
• 2.2.5 本章小結(jié)32-33
• 第三章 PVP可溶性聚合物和ZnO納米晶應(yīng)用于疊層電子傳輸層33-45
• 3.1 研究背景33-34
• 3.2 實驗部分34-44
• 3.2.1 實驗材料和儀器34
• 3.2.2 氧化鋅納米晶的制備和聚乙烯吡咯烷酮的實驗制備34
• 3.2.3 器件的組裝34-35
• 3.2.4 實驗結(jié)果與數(shù)據(jù)討論35-44
• 3.3 小結(jié)44-45
• 第四章 優(yōu)化PEDOT:PSS改善鈣鈦礦電池45-53
• 4.1 研究背景45
• 4.2 實驗部分45-46
• 4.2.1 實驗材料與儀器45-46
• 4.2.2 鈣鈦礦前驅(qū)體溶液的配置和界面層的溶液的制備46
• 4.2.3 器件的組裝46
• 4.3 實驗結(jié)果與討論46-51
• 4.4 小結(jié)51-53
• 第五章 總結(jié)與展望53-55
• 參考文獻55-61
• 致謝61-62
• 碩士期間發(fā)表論文情況62

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