PTB7/PC_(71)BM聚合物有機(jī)太陽能電池的制備工藝對器件性能的影響研究

【摘要】：能源緊缺和環(huán)境惡化等問題已經(jīng)成為人類生存和發(fā)展所面臨的重要問題，聚合物體異質(zhì)結(jié)有機(jī)太陽能電池由于具有成本低、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)受到越來越多的關(guān)注。PTB7/PC71BM電池具有優(yōu)異的吸光能力，短路電流和效率可以做得很高，值得人們仔細(xì)研究。 本論文的主要研究內(nèi)容即為PTB7/PC71BM聚合物電池的制備和優(yōu)化，并探究制備過程中的工藝條件對器件性能的影響。結(jié)論如下： 1.退火會嚴(yán)重破壞PTB7/PC71BM有機(jī)層薄膜的形貌，進(jìn)而使得電池的性能大幅退化； 2.為節(jié)省材料，旋涂有機(jī)層薄膜可以采用先旋轉(zhuǎn)ITO玻璃，再向ITO玻璃上一次性用移液計(jì)滴上50uL的混合液，旋涂成膜。這種甩膜方式不僅節(jié)省了材料，性能還有少許的提升； 3.甩膜完成后，采用先在手套箱中放置2小時，然后在真空中放置10分鐘，最后放回手套箱放置2天或以上，讓有機(jī)膜中的溶劑緩慢揮發(fā)形成有機(jī)膜，這種方法制成的器件性能比甩完膜后直接80℃加熱10分鐘烘干成膜制得的器件要好； 4.旋涂混合液成膜，轉(zhuǎn)速對膜的厚度和形貌起著重要作用，根據(jù)文獻(xiàn)我們試驗(yàn)了800rpm(round per min)、900rpm、1000rpm、1100rpm四組轉(zhuǎn)速對器件性能的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)速越高，膜的厚度越薄，光吸收減小，短路電流也減小，然而較小的厚度使得電荷的傳輸和收集效率提高，器件的填充因子也提高。 5.為了提高PTB7/PC71BM聚合物電池的可靠性，制備了ZnO反型結(jié)構(gòu)電池，測試結(jié)果表明ZnO反型結(jié)構(gòu)確實(shí)可以提高電池的可靠性，電池的效率暴露在空氣中5天后仍有初始效率的59.5%，但是與P3HT/PCBM體系的ZnO反型電池可以在空氣中放置1~2年后仍有性能相比，PTB7/PC71BM電池的可靠性仍有待提升。 【關(guān)鍵詞】：PTB7/PC71BM 制備工藝 聚合物有機(jī)太陽能電池 性能
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(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
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-20
• 1.1 研究背景10-12
• 1.1.1 全球能源與環(huán)境背景10
• 1.1.2 中國能源與環(huán)境問題10-11
• 1.1.3 太陽能的優(yōu)勢11-12
• 1.2 有機(jī)太陽能電池簡介12-20
• 1.2.1 有機(jī)太陽能電池的優(yōu)勢12-14
• 1.2.2 有機(jī)太陽能電池的發(fā)展歷史14-16
• 1.2.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀16-20
• 第二章 有機(jī)太陽能電池的工作機(jī)理20-40
• 2.1 有機(jī)電子材料的發(fā)展歷史和光電特性20-24
• 2.1.1 有機(jī)電子材料的發(fā)展歷史20
• 2.1.2 有機(jī)材料能帶結(jié)構(gòu)和光電特性20-24
• 2.2 有機(jī)太陽能電池中的常用有機(jī)材料24-26
• 2.2.1 小分子電池和聚合物電池24-25
• 2.2.2 常見的有機(jī)太陽能電池材料25-26
• 2.3 光照下的有機(jī)太陽能電池26-36
• 2.3.1 光子吸收和激子產(chǎn)生27-31
• 2.3.2 激子擴(kuò)散和分離31-34
• 2.3.3 電荷的輸運(yùn)和收集34-36
• 2.4 有機(jī)太陽能電池的參數(shù)和等效電路36-40
• 第三章 有機(jī)太陽能電池器件的制備和測試40-46
• 3.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備和材料40-41
• 3.1.1 基礎(chǔ)設(shè)備40
• 3.1.2 實(shí)驗(yàn)材料和溶液配制40-41
• 3.2 實(shí)驗(yàn)步驟41-46
• 3.2.1 ITO 玻璃的刻蝕41-42
• 3.2.2 ITO 玻璃清洗和預(yù)處理42
• 3.2.3 旋涂 PEDOT:PSS 薄膜42-43
• 3.3.4 旋涂有機(jī)膜43
• 3.2.5 蒸鍍電極和退火43-46
• 第四章 PTB7/PC71BM 聚合物電池的制備和優(yōu)化46-66
• 4.1 PTB7/PC71BM 材料體系簡介46-49
• 4.1.1 PTB7/PC71BM 聚合物電池的新進(jìn)展46-47
• 4.1.2 PTB7/PC71BM 聚合物電池與 P3HT/PCBM 聚合物電池對比47-49
• 4.2 退火對 PTB7/PC71BM 聚合物電池性能的影響49-53
• 4.3 兩種甩膜方式對 PTB7/PC71BM 聚合物電池性能的影響53-55
• 4.4 兩種成膜方式對 PTB7/PC71BM 聚合物電池性能的影響55-58
• 4.5 轉(zhuǎn)速對 PTB7/PC71BM 聚合物電池性能的影響58-64
• 4.6 ZnO 反型結(jié)構(gòu) PTB7/PC71BM 聚合物電池的可靠性64-66
• 第五章 小結(jié)66-68
• 致謝68-70
• 參考文獻(xiàn)70-76
• 研究成果76-77

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