不同條件對聚合物太陽能電池性能的影響

【摘要】：聚合物太陽能電池由于其制造成本低、柔性可卷曲、可以大面積制造和生產(chǎn)低污染受到了科研工作者的廣泛青瞇，現(xiàn)在已經(jīng)有人提出把聚合物電池作為無機(jī)電池的替代品。本文在介紹了聚合物太陽能電池的原理、常用材料以及電池的制作方法，研究聚合物太陽能電池不同條件對電池性能的影響，以求達(dá)到更好的電池性能參數(shù)，本文章主要做了以下幾個(gè)方面的工作： 第一，對聚合物電池的襯底和活性層條件的研究。首先制作了以PET襯底和玻璃襯底的兩個(gè)不同的電池，PET襯底/ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PCBM/LiF/Al和玻璃襯底/ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PCBM/LiF/Al不同的兩個(gè)，經(jīng)過I-V曲線的測量，得到玻璃襯底的情況的電池性能參數(shù)要優(yōu)于柔性PET襯底；然后制作了五個(gè)電池，分別從活性層厚度和退火條件兩個(gè)方面進(jìn)行分析。當(dāng)只考慮活性層厚度的情況下，發(fā)現(xiàn)當(dāng)活性層厚度為100nm時(shí)電池的性能最佳，能量轉(zhuǎn)換效率達(dá)到2.03%；再在退火與后退火情況之間進(jìn)行分析時(shí)，發(fā)現(xiàn)后退火情況達(dá)到最佳，光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)2.25%。 第二，基于前面的研究，把聚合物電池的活性層的溶劑從平常的單一溶劑改為兩種混合溶劑。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)之中制作了六個(gè)電池，其中活性層溶劑是以氯仿和氯苯的不同比例的溶劑，器件結(jié)構(gòu)為ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PCBM/LiF/Al，測量得到電池的I-V曲線數(shù)據(jù)和AFM圖。經(jīng)過對數(shù)據(jù)和AFM圖的測量發(fā)現(xiàn)活性層溶劑在氯苯和氯仿比例達(dá)到1:4的時(shí)候，電池的性能達(dá)到最佳，光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到2.73%。 第三，研究新型PCDTBT材料的性質(zhì)，研究以PCDTBT和PC70BM為電池活性層時(shí)空穴傳輸層PEDOT的性能，以及以LiF為電子傳輸層對電池性能的影響。首先制作四個(gè)不同PEDOT厚度的電池，發(fā)現(xiàn)在PEDOT厚度在80nm的時(shí)候電池的效率最大，為5.38%，當(dāng)在活性層和鋁電極之間加入一層LiF時(shí)，電池的效率又有所上升，效率達(dá)到5.61%。 【關(guān)鍵詞】：聚合物太陽能電池 PCBM：P3HT 柔性襯底 退火 后退火 混合活性層溶劑 光電轉(zhuǎn)換效率 PCDTBT
【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】：2012
【分類號】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-26
• 1.1 引言10
• 1.2 太陽能電池的發(fā)展10-11
• 1.3 太陽能電池的原理11-12
• 1.4 聚合物太陽能電池工作原理12-13
• 1.5 太陽能電池的等效電路13-15
• 1.6 聚合物太陽能電池的材料15-18
• 1.6.1 活性層材料15-17
• 1.6.2 聚合物太陽能電池緩沖層的類型17
• 1.6.3 電極材料的類型17-18
• 1.7 聚合物太陽能電池的制備18-26
• 1.7.1 聚合物太陽能電池的結(jié)構(gòu)18-19
• 1.7.2 聚合物太陽能電池的設(shè)計(jì)19-20
• 1.7.3 器件的制備20-26
• 第2章 聚合物太陽能電池材料對電池性能的研究26-34
• 2.1 引言26-27
• 2.2 襯底對電池的影響27-30
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)儀器及制作方法27-29
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析29-30
• 2.3 活性層厚度以及退火溫度對電池的影響30-33
• 2.3.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果測量31
• 2.3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析31-33
• 2.4 小結(jié)33-34
• 第3章 聚合物太陽能電池活性層溶劑對電池性能的研究34-42
• 3.1 引言34-35
• 3.2 器件的制作35-37
• 3.3 器件的測量37-41
• 3.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析41
• 3.5 小結(jié)41-42
• 第4章 以PCDTBT和PC70BM為活性層時(shí)傳輸層對電池性能的研究42-48
• 4.1 引言42
• 4.2 空穴傳輸層對電池的研究42-45
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)材料和電池的制備42-43
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)的結(jié)果與分析43-45
• 4.3 電子傳輸層對電池的研究45-47
• 4.3.1 實(shí)驗(yàn)材料和電池的制備45-46
• 4.3.2 實(shí)驗(yàn)的結(jié)果與分析46-47
• 4.4 小結(jié)47-48
• 結(jié)束語48-50
• 參考文獻(xiàn)50-53
• 致謝53-54
• 攻讀學(xué)位期間取得的科研成果54

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