修飾層與緩沖層的插入對聚合物太陽能電池性能的影響

【摘要】：有機太陽能電池以其制作步驟簡單，生產(chǎn)成本低、重量輕、柔性、可大面積制造等特點吸引了越來越多科學(xué)家的關(guān)注，國內(nèi)外實驗室也采取許多措施才提高太陽能電池的性能。有機太陽能電池因其壽命短，效率低等原因阻礙了其大規(guī)模生產(chǎn)，為了促進(jìn)有機太陽能電池商業(yè)化進(jìn)程，我們必須提高能量轉(zhuǎn)換效率和壽命。 聚(3-己基噻吩) poly(3-hexylthiophene)(P3HT)和C60的衍生物[6,6]-phenylC60-butyric acid methyl eater (PCBM)是目前應(yīng)用最廣泛，性能最穩(wěn)定的材料。本文主要以這兩種材料分別作為聚合物太陽能電池的給體和受體材料，研究了插入了修飾層和陰極緩沖層后有機太陽能電池性能的改變，大大提高了聚合物太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。在第二章中，通過對陽極緩沖層PEDOT:PSS的修飾，在PEDOT:PSS內(nèi)摻雜二甲基乙酰胺（DMAC）和在PEDOT:PSS上旋涂DMAC做的對比實驗，通過比較器件的性能，得出在PEDOT:PSS上以3000rpm旋涂DMAC可最大提高電池的性能。使得太陽電池的能量轉(zhuǎn)換效率PCE達(dá)到3.73%，短路電流密度Jsc=11.74mA/cm2。 在第三章中，通過在活性層上面旋凃一層高沸點的有機溶劑，通過減緩活性層內(nèi)部溶劑的揮發(fā)，有利于P3HT和PCBM形成良好的互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，有利于電子和空穴的傳輸，從而增加了器件的性能，主要是增大了器件的短路電流密度。在第四章中，我們在第三章的基礎(chǔ)上，添加了陰極緩沖層，在改善活性層形貌的同時，通過添加自組裝分子材料，通過退火形成陰極緩沖層，有利于電子的傳輸，減少空穴與電子的復(fù)合，增加了器件的性能。 【關(guān)鍵詞】：修飾層 陰極緩沖層 短路電流密度 填充因子 能量轉(zhuǎn)換效率
【學(xué)位授予單位】：河北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 有機太陽能電池綜述9-20
• 1.1 有機太陽能電池的研究背景及意義9-11
• 1.2 有機太陽能電池的工作原理11-15
• 1.2.1 有機太陽能電池工作原理11-13
• 1.2.2 有機太陽能電池的等效電路13
• 1.2.3 有機太陽能電池的伏安特性13-15
• 1.2.4 有機太陽能電池的光譜響應(yīng)特性15
• 1.3 有機太陽能電池的研究現(xiàn)狀15-18
• 1.3.1 級聯(lián)結(jié)構(gòu)的聚合物太陽能電池15-16
• 1.3.2 不同溶劑影響活性層形貌16-17
• 1.3.3 陰極修飾層優(yōu)化器件性能17-18
• 1.4 本論文的研究內(nèi)容18-20
• 第2章 陽極緩沖層的修飾對 P3HT:PCBM 聚合物太陽能電池性能的影響20-28
• 2.1 引言20-21
• 2.2 器件的制備和性能測試21-23
• 2.2.1 藥品及試劑21-22
• 2.2.2 有機太陽能電池器件的制備22-23
• 2.2.3 器件的性能測試23
• 2.3 結(jié)果分析與討論23-27
• 2.4 結(jié)論27-28
• 第3章 活性層的修飾對聚合物太陽能電池性能的影響28-35
• 3.1 引言28-29
• 3.2 器件的制備和性能測試29-31
• 3.2.1 藥品及試劑29
• 3.2.2 有機太陽能電池器件的制備29-31
• 3.2.3 器件的性能測試31
• 3.3 結(jié)果分析與討論31-34
• 3.4 結(jié)論34-35
• 第4章 自組裝分子陰極緩沖層的插入對聚合物太陽能電池性能的影響35-42
• 4.1 引言35-36
• 4.2 器件的制備和性能測試36-38
• 4.2.1 藥品及試劑36
• 4.2.2 有機太陽能電池器件的制備36-38
• 4.2.3 器件的性能測試38
• 4.3 結(jié)果分析與討論38-41
• 4.4 結(jié)論41-42
• 結(jié)束語42-44
• 參考文獻(xiàn)44-47
• 致謝47-48
• 攻讀學(xué)位期間取得的科研成果48

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