銀納米結(jié)構(gòu)對聚合物太陽能電池性能影響的研究

【摘要】：聚合物太陽能電池是一種環(huán)境友好型的薄膜電池，不僅制備材料來源廣泛，同時制作成本也較低。但是，相對于硅基太陽能電池，聚合物太陽能電池較低的光電效率是影響其商用化的主要障礙。為此，提高聚合物太陽能電池的光電效率成為了近年業(yè)界研究的熱點(diǎn)。 聚合物太陽能電池光電效率偏低的原因主要是，電池的光吸收能力不強(qiáng)，同時活性層中激子和載流子的遷移率較低。所以本文在聚合物太陽能電池中引入Ag納米結(jié)構(gòu)來提高聚合物太陽能電池器件的光電效率。 本文將四種不同厚度的Ag納米結(jié)構(gòu)引入到聚合物太陽能電池的不同層次中，進(jìn)行了共計(jì)三組對照試驗(yàn)，并且進(jìn)行了表征。首先，制備了結(jié)構(gòu)為ITO/PTFE/Ag NPs(x=0,1,2,3,4nm)/PCDTBT:PCBM/LiF/Al的電池器件。器件的光電性能最好時，短路電流密度(Jsc)是10.58mA/cm2,比對照試驗(yàn)器件的7.92mA/cm2增加了33.6%；能量轉(zhuǎn)換效率(PCE)是3.15%，比對照試驗(yàn)器件的2.25%增加了40%；其次，制備了結(jié)構(gòu)為ITO/PEDOT:PSS/Ag NPs(x=0,1,2,3,4nm)/PCDTBT:PCBM/LiF/Al的電池器件，器件的光電性能最好時，短路電流密度從9.53mA/cm2增加到11.30mA/cm2，增長了18.6%；能量轉(zhuǎn)換效率從3.51%增加到4.16%，增長了18.5%；最后，制備了結(jié)構(gòu)為ITO/PEDOT:PSS/PCDTBT:PCBM/Ag NPs(x=0,1,2,3,4nm)/LiF/Al的電池器件。器件的光電性能最好時，短路電流密度是11.53mA/cm2,比對照試驗(yàn)器件的9.53mA/cm2增加了20.9%；能量轉(zhuǎn)換效率是4.25%，比對照試驗(yàn)器件的3.51%增加了21.1%。 在聚合物太陽能電池中引入Ag納米結(jié)構(gòu)，Ag納米粒子不僅能夠散射光線來增加光線在電池器件活性層中的光程，而且還能被光線激發(fā)產(chǎn)生局域表面等離子體共振(LSPR)效應(yīng)，利用橫向傳導(dǎo)的表面等離子體波，有效的使光線集中在納米粒子的局域場中，從而增強(qiáng)聚合物電池器件的光吸收能力，提高電池器件整體的光電效率。 【關(guān)鍵詞】：聚合物太陽能電池 Ag納米粒子 表面等離子體
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 第1章 緒論7-25
• 1.1 引言7-9
• 1.2 有機(jī)太陽能電池概述9-14
• 1.3 有機(jī)太陽能電池分類14-16
• 1.4 有機(jī)太陽能電池材料16-20
• 1.5 有機(jī)太陽能電池的濕法加工技術(shù)20-24
• 1.6 本文的論述結(jié)構(gòu)24-25
• 第2章 金屬納米結(jié)構(gòu)的理論模型和表征儀器25-33
• 2.1 引言25-27
• 2.2 納米金屬粒子的表面等離子體理論27-28
• 2.3 金屬納米顆粒增強(qiáng)光吸收的理論模型28-30
• 2.4 金屬納米粒子的制備方法30-32
• 2.5 金屬納米結(jié)構(gòu)的形貌表征32-33
• 第3章 Ag 納米結(jié)構(gòu)對基于 PTFE 聚合物太陽能電池性能的影響33-45
• 3.1 Ag 納米結(jié)構(gòu)的制備和表征33-36
• 3.2 Ag 納米結(jié)構(gòu)對聚合物太陽能電池的影響36-43
• 3.3 本章小結(jié)43-45
• 第4章 Ag 納米結(jié)構(gòu)對基于 PEDOT 聚合物太陽能電池性能的影響45-61
• 4.1 引言45
• 4.2 實(shí)驗(yàn)材料和設(shè)備45-46
• 4.3 陽極緩沖層與活性層之間的 Ag 納米結(jié)構(gòu)對電池器件的影響46-53
• 4.4 陰極緩沖層與活性層之間的 Ag 納米結(jié)構(gòu)對電池器件的影響53-59
• 4.5 本章小結(jié)59-61
• 第5章 總結(jié)與展望61-63
• 5.1 工作總結(jié)61-62
• 5.2 工作展望62-63
• 參考文獻(xiàn)63-70
• 作者簡介70-71
• 致謝71

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