倒置結(jié)構(gòu)有機(jī)太陽(yáng)能電池的設(shè)計(jì)與性能研究

【摘要】：有機(jī)太陽(yáng)能電池是當(dāng)前開(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)能領(lǐng)域的熱門(mén)研究之一。但目前有機(jī)太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率還較低。因此對(duì)有機(jī)太陽(yáng)能電池進(jìn)行理論研究能有助于進(jìn)一步了解器件的工作機(jī)理，以便尋找更加有效的途徑提升電池器件的效率。 本論文基于較完善的有機(jī)薄膜太陽(yáng)能電池光學(xué)理論和電學(xué)理論模型，介紹了相關(guān)的數(shù)值方法，以及具體的數(shù)值處理過(guò)程，并利用MATLAB仿真軟件編寫(xiě)了器件的光學(xué)性能和電學(xué)性能仿真模塊。 通過(guò)光學(xué)仿真模塊，探討了不同活性層厚度下倒置結(jié)構(gòu)器件的光學(xué)性能。同時(shí)，利用多層高反射膜構(gòu)成一種陷光結(jié)構(gòu)，并模擬分析了多層高反射膜的反射率特性以確定選用層數(shù)。此外，模擬了鍍有7層高反射膜的倒置結(jié)構(gòu)器件光電場(chǎng)及激子產(chǎn)生總數(shù)分布，分析了器件的光學(xué)性能。 驗(yàn)證了電學(xué)仿真模塊，并在此基礎(chǔ)上，模擬了器件在短路和開(kāi)路兩種情況下的內(nèi)部參數(shù)分布等。進(jìn)一步分析了活性層厚度、載流子遷移率和激子產(chǎn)生速率等參數(shù)對(duì)器件性能的影響，闡述了器件性能與器件內(nèi)部參數(shù)之間的數(shù)值關(guān)系。 本文基于理論模型建立仿真模塊，對(duì)倒置結(jié)構(gòu)有機(jī)太陽(yáng)能電池的光學(xué)性能與電學(xué)性能進(jìn)行了模擬研究，對(duì)研究器件工作機(jī)理和性能優(yōu)化途徑具有一定的指導(dǎo)意義。 【關(guān)鍵詞】：倒置結(jié)構(gòu)有機(jī)太陽(yáng)能電池 光學(xué)理論模型 電學(xué)理論模型 數(shù)值仿真
【學(xué)位授予單位】：南京郵電大學(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
• Abstract5-8
• 第一章 緒論8-21
• 1.1 引言8-10
• 1.2 有機(jī)太陽(yáng)能電池的發(fā)展歷程10-11
• 1.3 有機(jī)太陽(yáng)能電池的工作原理11-12
• 1.4 有機(jī)太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)類(lèi)型12-16
• 1.4.1 肖特基型有機(jī)太陽(yáng)能電池12-13
• 1.4.2 雙層異質(zhì)結(jié)有機(jī)太陽(yáng)能電池13
• 1.4.3 本體異質(zhì)結(jié)型有機(jī)太陽(yáng)能電池13-14
• 1.4.4 倒置結(jié)構(gòu)型有機(jī)太陽(yáng)能電池14-15
• 1.4.5 級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)型有機(jī)太陽(yáng)能電池15-16
• 1.5 有機(jī)太陽(yáng)能電池的主要特征參數(shù)16-18
• 1.5.1 開(kāi)路電壓16-17
• 1.5.2 短路電流17
• 1.5.3 填充因子17
• 1.5.4 能量轉(zhuǎn)換效率17-18
• 1.5.5 外量子效率18
• 1.6 有機(jī)太陽(yáng)能電池的理論研究18-19
• 1.6.1 有機(jī)太陽(yáng)能電池理論研究的意義18
• 1.6.2 有機(jī)太陽(yáng)能電池的理論研究現(xiàn)狀18-19
• 1.7 本論文的研究?jī)?nèi)容和結(jié)構(gòu)19-21
• 第二章 有機(jī)太陽(yáng)能電池的理論模型及數(shù)值方法21-35
• 2.1 有機(jī)太陽(yáng)能電池的光學(xué)模型21-24
• 2.2 體異質(zhì)結(jié)有機(jī)太陽(yáng)能電池的電學(xué)模型24-27
• 2.2.1 基本方程24-25
• 2.2.2 載流子的產(chǎn)生和復(fù)合25-27
• 2.3 數(shù)值方法27-28
• 2.3.1 有限差分法27-28
• 2.3.2 牛頓迭代法28
• 2.4 電學(xué)模型的數(shù)值方法求解過(guò)程28-33
• 2.4.1 離散化處理28-30
• 2.4.2 非耦合法的迭代求解30-33
• 2.5 本章小結(jié)33-35
• 第三章 倒置結(jié)構(gòu)有機(jī)太陽(yáng)能電池的光學(xué)性能研究35-44
• 3.1 有機(jī)太陽(yáng)能電池的陷光結(jié)構(gòu)及原理35-36
• 3.2 多層高反射膜的結(jié)構(gòu)和反射特性36-38
• 3.3 倒置結(jié)構(gòu)有機(jī)太陽(yáng)能電池的仿真模型38-39
• 3.4 活性層厚度對(duì)器件內(nèi)光電場(chǎng)分布的影響39-40
• 3.5 鍍多層高反射膜對(duì)器件光學(xué)性能的影響40-42
• 3.6 本章小結(jié)42-44
• 第四章 基于 P3HT:PCBM 倒置結(jié)構(gòu)器件的電學(xué)性能研究44-51
• 4.1 倒置結(jié)構(gòu)器件的仿真模型44-46
• 4.2 電池器件短路情形下的內(nèi)部參數(shù)分布46-48
• 4.3 電池器件開(kāi)路情形下的內(nèi)部參數(shù)分布48-49
• 4.4 電池器件的 J-V 特性曲線49-50
• 4.5 本章小結(jié)50-51
• 第五章 重要參數(shù)對(duì)器件性能的影響研究51-60
• 5.1 活性層厚度對(duì)器件性能的影響51-54
• 5.2 載流子遷移率對(duì)器件性能的影響研究54-56
• 5.3 激子產(chǎn)生速率 G 對(duì)器件性能的影響研究56-59
• 5.4 本章小結(jié)59-60
• 第六章 總結(jié)與展望60-62
• 6.1 總結(jié)60-61
• 6.2 不足之處與展望61-62
• 參考文獻(xiàn)62-66
• 附錄1 程序清單66-67
• 附錄2 攻讀碩士學(xué)位期間撰寫(xiě)的論文67-68
• 致謝68

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