基于PCDTBT聚合物太陽能電池器件制備及其性能研究

【摘要】：聚合物太陽能電池有著成本低、輕薄、可以大面積生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)受到了國內(nèi)外研究者的關(guān)注。本文闡述了有機(jī)太陽能電池的發(fā)展歷史，對(duì)聚合物太陽能電池的基本結(jié)構(gòu)和基本原理作了分析和研究。本文的主要研究工作如下： 首先對(duì)新型聚合物PCDTBT的紫外吸收光譜和電化學(xué)進(jìn)行表征，得出光學(xué)禁帶寬度為1.88eV。研究了不同活性層厚度對(duì)基于PCDTBT:PC61BM聚合物光伏電池性能的影響。結(jié)果表明：活性層厚度74nm時(shí)器件有最好的性能。 其次研究了不同給受體比例對(duì)基于PCDTBT:PC71BM聚合物太陽能電池性能的影響，結(jié)果表明：給受體比例為1:3時(shí)器件有最高的光電轉(zhuǎn)換效率，由AFM圖看出此時(shí)光活化層表明的粗糙度最小。 最后分別以鄰二氯苯（ODCB）、氯仿（CF）以及鄰二氯苯/氯仿（ODCB/CF）不同比例混合溶劑作為活性層溶劑制備有機(jī)薄膜太陽能電池，研究了不同溶劑對(duì)光伏電池光電性能的影響。結(jié)果表明：合適比例的ODCB/CF(1/1)作為溶劑對(duì)制備的光伏器件紫外吸收光譜和外量子效率曲線都起到了積極的作用，此時(shí)器件能量轉(zhuǎn)換效率最高，為2.28%，較單一溶劑ODCB下制備的器件效率提高了42%。此時(shí)短路電流密度為8.8mA/cm2，開路電壓為0.59V，填充因子FF為44%，活性層厚度為84nm。通過原子力顯微鏡表征發(fā)現(xiàn)此時(shí)器件光活化層有較好的相分離。研究結(jié)果對(duì)基于混合溶劑改善光伏器件性能有一定的意義。 【關(guān)鍵詞】：有機(jī)太陽能電池 形貌 混合溶劑 PCDTBT 活性層
【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
【分類號(hào)】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 緒論8-17
• 1.1 引言8-11
• 1.2 有機(jī)太陽能電池的發(fā)展歷程11-14
• 1.2.1 有機(jī)小分子太陽能電池13
• 1.2.2 染料敏化太陽能電池13-14
• 1.3 聚合物太陽能電池結(jié)構(gòu)14-15
• 1.3.1 單層結(jié)構(gòu)14
• 1.3.2 雙層結(jié)構(gòu)14
• 1.3.3 體異質(zhì)結(jié)構(gòu)14-15
• 1.3.4 疊層結(jié)構(gòu)15
• 1.4 本文的主要工作15-17
• 第二章 聚合物太陽能電池的基本原理與測(cè)試分析17-29
• 2.1 聚合物太陽能電池工作原理17-19
• 2.2 聚合物太陽能電池等效電路19-20
• 2.3 聚合物太陽能電池的參數(shù)表征20-22
• 2.4 聚合物太陽能電池實(shí)驗(yàn)設(shè)備與技術(shù)22-28
• 2.4.1 等離子清洗機(jī)22-23
• 2.4.2 勻膠機(jī)23-24
• 2.4.3 模擬太陽光系統(tǒng)24
• 2.4.4 I-V 測(cè)試系統(tǒng)24
• 2.4.5 有機(jī)蒸發(fā)鍍膜設(shè)備24-25
• 2.4.6 IPCE 測(cè)試系統(tǒng)25-26
• 2.4.7 原子力顯微鏡26-27
• 2.4.8 手套箱27-28
• 2.4.9 臺(tái)階儀28
• 2.5 本章小結(jié)28-29
• 第三章 活性層厚度對(duì)基于 PCDTBT:PC61BM 聚合物光伏電池性能影響29-35
• 3.1 新型聚合物 PCDTBT 的制備與表征29-31
• 3.1.1 合成過程29-30
• 3.1.2 新型聚合物 PCDTBT 的性能表征30-31
• 3.1.2.1 PCDTBT 的紫外可見吸收光譜30
• 3.1.2.2 PCDTBT 的電化學(xué)30-31
• 3.2 活性層厚度對(duì)聚合物光伏電池性能的影響31-34
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)過程31-32
• 3.2.2 紫外可見吸收光譜32-33
• 3.2.3 伏安特性33-34
• 3.3 本章小結(jié)34-35
• 第四章 基于 PCDTBT:PC71BM 聚合物太陽能電池光伏性能研究35-40
• 4.1 引言35
• 4.2 實(shí)驗(yàn)步驟35-36
• 4.2.1 器件的制作36
• 4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果36-39
• 4.4 本章小結(jié)39-40
• 第五章 混合溶劑對(duì)基于 PCDTBT:PC71BM 光伏電池性能的影響40-48
• 5.1 引言40
• 5.2 實(shí)驗(yàn)方法40-41
• 5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析41-47
• 5.4 本章小結(jié)47-48
• 第六章 總結(jié)與展望48-49
• 參考文獻(xiàn)49-53
• 附錄1 攻讀碩士學(xué)位期間撰寫的論文53-54
• 附錄2 攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目54-55
• 致謝55

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