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有機(jī)太陽(yáng)能電池活性層薄膜可控制備

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有機(jī)太陽(yáng)能電池活性層薄膜可控制備【摘要】:有機(jī)太陽(yáng)能電池具有成本低、重量輕、制作工藝簡(jiǎn)單、安全環(huán)保、用途廣泛等諸多優(yōu)點(diǎn)。因此,有機(jī)太陽(yáng)能電池表現(xiàn)出廣泛的應(yīng)用前景,目前其基礎(chǔ)研究及其

【摘要】:有機(jī)太陽(yáng)能電池具有成本低、重量輕、制作工藝簡(jiǎn)單、安全環(huán)保、用途廣泛等諸多優(yōu)點(diǎn)。因此,有機(jī)太陽(yáng)能電池表現(xiàn)出廣泛的應(yīng)用前景,目前其基礎(chǔ)研究及其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程成為各個(gè)國(guó)家新能源研究計(jì)劃的重點(diǎn)。 本論文通過(guò)結(jié)合使用分子模板生長(zhǎng)法以及斜角沉積技術(shù)(GLAD)制備了具有可控分子取向的有序體相異質(zhì)結(jié)薄膜。在陽(yáng)極材料與有機(jī)酞菁類(lèi)小分子之間制備的茈四甲酸二酐分子(PTCDA)模板層誘導(dǎo)酞菁類(lèi)化合物以平坦的分子生長(zhǎng)取向生長(zhǎng),從而使π-π堆積的方向與基底方向垂直從而改善了垂直方向的電子傳輸性能。而斜角沉積技術(shù)能夠制備有序的納米柱陣列薄膜,提供相對(duì)于傳統(tǒng)方式制備的薄膜一個(gè)更大的外表面積。結(jié)合斜角沉積以及分子模板法生長(zhǎng)制備的可控分子取向有序體相異質(zhì)結(jié)薄膜對(duì)提高有機(jī)太陽(yáng)能電池的性能有很大的優(yōu)勢(shì)。進(jìn)一步采用氧化鉬(Mo03)以及PTCDA分子模板法兩種界面修飾來(lái)改善有機(jī)小分子太陽(yáng)能電池的性能。在基于CuPc/C60和CuPc/PCBM平面異質(zhì)結(jié)有機(jī)太陽(yáng)能電池的ITO電極與酞菁銅分子(CuPc)活性層之間加入氧化鉬(Mo03)空穴提取層,電池的開(kāi)路電壓V。。得到了很大的提高。并通過(guò)在氧化鉬和酞菁銅分子(CuPc)之間加入了lnmPTCDA分子誘導(dǎo)層,能夠使基于以上兩種異質(zhì)結(jié)電池的短路電流得到了很大提高。氧化鉬的能級(jí)調(diào)控作用以及PTCDA分子模板誘導(dǎo)作用改善了器件的性能。采取氧化膜以及PTCDA分子模板這兩個(gè)界面修飾方法制備出來(lái)的基于以上兩種異質(zhì)結(jié)電池的效率都由原來(lái)的大約0.8%提高至1.5%左右。有機(jī)小分子平面異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池可以通過(guò)氧化鉬(Mo03)以及PTCDA模板法進(jìn)行優(yōu)化,而這種方法非常適合高性能太陽(yáng)能電池的制備,比如有機(jī)小分子疊層電池的制備。 【關(guān)鍵詞】:可控分子取向 有序體相異質(zhì)結(jié) 分子模板層 氧化鉬 界面修飾
【學(xué)位授予單位】:中南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2014
【分類(lèi)號(hào)】:TM914.4
【目錄】:
  • 摘要4-5
  • ABSTRACT5-9
  • 第1章 緒論9-20
  • 1.1 有機(jī)太能能電池的發(fā)展歷程10-11
  • 1.2 有機(jī)太陽(yáng)能電池基本工作原理11-13
  • 1.3 有機(jī)太陽(yáng)能電池材料13-15
  • 1.3.1 電極材料13-14
  • 1.3.2 活性材料14-15
  • 1.4 太陽(yáng)能電池重要的性能參數(shù)15-17
  • 1.5 有機(jī)太陽(yáng)能電池活性層基本結(jié)構(gòu)17-18
  • 1.6 論文主要的研究工作與論文結(jié)構(gòu)18-20
  • 第2章 有機(jī)太陽(yáng)能電池的制備及其表征技術(shù)20-28
  • 2.1 有機(jī)太陽(yáng)能電池的制備及其制備設(shè)備20-25
  • 2.1.1 基底ITO的清洗及其臭氧處理20-21
  • 2.1.2 活性層薄膜的制備21-22
  • 2.1.3 金屬電極的制備22-24
  • 2.1.4 其他薄膜層的制備24-25
  • 2.1.5 退火處理25
  • 2.2 有機(jī)太陽(yáng)能電池光電性能表征技術(shù)25-27
  • 2.2.1 原子力顯微鏡25
  • 2.2.2 場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡25-26
  • 2.2.3 臺(tái)階儀26
  • 2.2.4 X射線衍射儀26
  • 2.2.5 電池光電性能測(cè)試系統(tǒng)26-27
  • 2.3 本章小結(jié)27-28
  • 第3章 可控分子取向的有序體相異質(zhì)結(jié)薄膜制備與表征28-36
  • 3.1 引言28-30
  • 3.2 薄膜制備30-31
  • 3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論31-35
  • 3.3.1 AFM表面形貌分析31
  • 3.3.2 場(chǎng)發(fā)射電子顯微鏡形貌表征31-32
  • 3.3.3 XRD結(jié)構(gòu)分析32-35
  • 3.4 本章小結(jié)35-36
  • 第4章 有機(jī)小分子太陽(yáng)能電池界面修飾的研究36-46
  • 4.1 引言36-37
  • 4.2 器件的制備37-38
  • 4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論38-45
  • 4.3.1 AFM表面形貌分析38-40
  • 4.3.2 XRD結(jié)構(gòu)分析40-42
  • 4.3.3 吸收光譜測(cè)試42
  • 4.3.4 器件性能表征42-45
  • 4.4 本章小結(jié)45-46
  • 第5章 總結(jié)與展望46-48
  • 5.1 研究工作總結(jié)46-47
  • 5.2 研究工作展望47-48
  • 參考文獻(xiàn)48-55
  • 致謝55-56
  • 攻讀碩士學(xué)位期間的主要成果56


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