疊層有機太陽能電池

【摘要】：目前有機太陽能電池隨著科技的發(fā)展,效率已經(jīng)逐步提高,但是仍然不能滿足工業(yè)化的要求。疊層有機太陽能電池正是為解決該問題應運而生的。疊層太陽能電池能夠巧妙的避免單層器件中光譜響應范圍過窄的問題,能夠更加有效的利用太陽光譜,所以能夠有效的提高光伏器件的效率。 本論文的研究工作中,主要圍繞疊層太陽能電池的中間層進行展開,因為中間層毫無疑問是疊層電池的關(guān)鍵問題。本文中首先采用溶液法制備了TiO2納米顆粒薄膜及其單層電池,然后將其應用到疊層器件中,隨后又采用熱蒸鍍法制備了新型的中間層結(jié)構(gòu),并將其應用到疊層器件中探索其對器件效率的影響。具體的工作分以下三個方面： 第一,利用溶膠-凝膠法制備了TiO2納米顆粒薄膜,研究了不同的旋轉(zhuǎn)速度、不同的稀釋濃度對器件效率的影響。實驗表明,200倍異丙醇分散的光電轉(zhuǎn)換效率能夠達到2.01%。隨后又對不同溫度熱處理對器件的性能進行了研究,80℃下TiO2薄膜粗糙度為5.91nm,TiO2緩沖層功函數(shù)為-4.863eV,在活性層和Al電極之間起到了很好的緩沖作用,降低了活性層與Al電極的接觸勢壘,從而使該溫度下器件的效率達到2.52%。 第二,采用80℃處理的TiO2納米顆粒薄膜與PEDOTPSS結(jié)合,制備了全溶液法的中間層。實驗結(jié)果表明,這種復合中間層不能有效的保護第一層電池而將兩個子電池連接起來,所以Voc在0.50V和0.60V之間浮動,光電轉(zhuǎn)換效率最高也僅為1.3%。我們對其形貌分析也表明,如果中間層保護不好,第一層很容易被清洗掉。隨后我們又采用M003取代PEDOTPSS,采用溶液和熱蒸鍍結(jié)合的方法制備中間層,實驗發(fā)現(xiàn),器件的整體效果比前者要有所提高,其開路電壓可以達到0.71V,轉(zhuǎn)換效率也提高到了1.60%,但是這仍然不能滿足目前疊層電池中中間層的要求。 第三,我們采用熱蒸鍍方法制備Ca和MoO3結(jié)合的中間層,5nm厚的Ca和12nm厚的MoO3組合而成的中間層性能很優(yōu)異,其開路電壓達到了1.02V,電流效率提高到了2.16%?？梢婋姵匾呀?jīng)被有效的串聯(lián)起來,但是其電壓有損耗,所以我們接下來嘗試在Ca和MoO3中間加入Al、Ag和Au來進一步探索其影響。進一步的結(jié)果表明,lOnm厚的Al能有效的改善S型曲線,疊層電池的開路電壓提高到了1.15V,器件效率相提高到了1.92%。加入Au后,疊層器件的S型曲線被完全消除,器件的開路電壓Voc達到了1.06V,短路電流Jsc為4.47mA·cm-2,填充因子FF為67.99%,光電轉(zhuǎn)換效率PCE為3.24%,說明Ca/Au/MoO3是一種十分優(yōu)異的疊層電池中間層結(jié)構(gòu)。 【關(guān)鍵詞】：二氧化鈦 疊層太陽能電池 中間層 光電性能
【學位授予單位】：天津理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 目錄7-10
• 第一章 緒論10-22
• 1.1 前言10-11
• 1.2 有機太陽能電池11-12
• 1.3 疊層太陽能電池12-13
• 1.4 有機太陽能電池的基本機理13-17
• 1.4.1 基本機理13
• 1.4.2 基本性能參數(shù)13-15
• 1.4.3 器件的發(fā)展過程15-17
• 1.5 有機疊層太陽能電池的基本機理17-19
• 1.5.1 疊層器件的常見結(jié)構(gòu)17-18
• 1.5.2 疊層電池的中間層18-19
• 1.5.3 疊層電池中急需解決的問題19
• 1.6 TiO_2的基本性質(zhì)19-21
• 1.7 課題的提出21-22
• 第二章 TiO_2作為陰極修飾層的有機光伏電池22-40
• 2.1 前言22
• 2.2 實驗部分22-24
• 2.2.1 原料與藥品22-23
• 2.2.2 儀器23
• 2.2.3 TiO_2納米顆粒薄膜的制備23-24
• 2.3 TiO_2納米顆粒薄膜的表征24-27
• 2.3.1 紫外吸收光譜Abs24
• 2.3.2 熒光激發(fā)發(fā)射光譜PL24-25
• 2.3.3 掃描電鏡測試和原子力顯微鏡25-26
• 2.3.4 功函數(shù)測試26-27
• 2.4 TiO_2納米顆粒薄膜在太陽能電池中的應用27-31
• 2.4.1 實驗藥品及材料27
• 2.4.2 TiO_2厚度對電池性能的影響27-31
• 2.5 不同溫度處理的TiO_2對器件的性能影響31-38
• 2.5.1 熱處理溫度對器件性能的影響31-33
• 2.5.2 不同分散溶劑對活性層潤濕性的影響33-34
• 2.5.3 TiO_2對活性層吸光性能的提高34-35
• 2.5.4 TiO_2納米顆粒薄膜的SEM和XRD表征35-36
• 2.5.5 TiO_2納米顆粒薄膜的AFM圖像36-37
• 2.5.6 不同溫度處理的TiO_2納米顆粒薄膜的電學性能37-38
• 2.6 本章小結(jié)38-40
• 第三章 基于TiO_2納米顆粒薄膜的疊層有機太陽能電池40-51
• 3.1 前言40
• 3.2 實驗部分40-42
• 3.2.1 原料與藥品40-41
• 3.2.2 儀器41
• 3.2.3 器件的制備41-42
• 3.3 TiO_2/PEDOT：PSS做中間層對器件的性能影響42-45
• 3.4 TiO_2/MoO_3做中間層對器件的性能影響45-50
• 3.5 本章小結(jié)50-51
• 第四章 金屬半導體為中間層的疊層有機太陽能電池51-65
• 4.1 前言51
• 4.2 實驗部分51-53
• 4.2.1 原料與藥品51-52
• 4.2.2 儀器52
• 4.2.3 器件的制備52-53
• 4.3 Ca/MoO_3做中間層對器件的性能影響及其優(yōu)化53-56
• 4.3.1 Ca的厚度對器件的性能影響及其優(yōu)化53-54
• 4.3.2 MoO_3的厚度對器件的性能影響及其優(yōu)化54-55
• 4.3.3 子電池厚度對器件的性能影響55-56
• 4.4 在Ca/MoO_3中間層中加入金屬對器件的性能影響56-63
• 4.4.1 中間層加入Al對器件的性能影響57-58
• 4.4.2 中間層加入Ag對器件的性能影響58-60
• 4.4.3 中間層加入Au對器件的性能影響60-61
• 4.4.4 中間層加入不同金屬對器件的性能影響對比61-63
• 4.5 本章小結(jié)63-65
• 第五章 全文總結(jié)及工作展望65-67
• 5.1 全文總結(jié)65-66
• 5.2 工作展望66-67
• 參考文獻67-72
• 發(fā)表論文和科研情況說明72-73
• 致謝73

您可以在本站搜索以下學術(shù)論文文獻來了解更多相關(guān)內(nèi)容

Al摻雜ZnO納米棒的性能研究及其在太陽能電池中的應用    丁國靜;秦文靜;楊利營;黃康;印壽根;

調(diào)制激光激發(fā)PN結(jié)少數(shù)載流子分布及頻域響應特性研究    秦雷;劉俊巖;龔金龍;王揚;

低溫處理的TiO_2納米顆粒薄膜作為緩沖層的有機光伏電池    李明陽;韓雪松;許新蕊;馬春宇;楊利營;秦文靜;印壽根;張鳳玲;

Synthesis and Photovoltaic Properties of Poly(5,6-bis(octyloxy)-4,7- di(thiophen-2-yl)benzo-[c][1,2,5]-thiadiazole-9,9-dioctylfuorene)    Liwei Wang;Feiyao Qing;Yeping Sun;Xiaoyu Li;Haiqiao Wang;

1,4-二酮吡咯并吡咯在聚合物太陽能電池的應用    王亮;孫建平;李針英;周小波;王茜;羅聯(lián)源;凌啟淡;

量子點-聚合物納米復合材料的研究進展    駱樂;向衛(wèi)東;謝翠萍;鐘家松;梁曉娟;鄒軍;呂春燕;

基于Gower相似系數(shù)的太陽能電池可靠性篩選方法    周求湛;劉祥;高健;

Water Soluble Amino Grafted Silicon Nanoparticles and Their Use in Polymer Solar Cells    Quan-xiang Yan;Zhuo-wei Gu;Qi Li;Wei-fei Fu;Xiao-qiang Chen;Wen-qing Liu;Hong-bin Pan;Mang Wang;陳紅征;

基于PIN結(jié)構(gòu)的Rubrene/C_(70)太陽能電池的性能研究    吳步軍;劉彭義;謝偉廣;詹真;余笑梅;

苯并噻二唑為中心的A-π-A-π-A型小分子光伏材料合成與性能研究    王麗輝;殷倫祥;張昱;李艷芹;

聚合物光伏材料與器件研究進展    劉鵬;孫江曼;趙寶鋒;黃飛;吳宏濱;陳軍武;曹鏞;

聚合物異質(zhì)結(jié)太陽電池-進展與展望(摘要)    曹鏞;吳宏濱;黃飛;陳軍武;

聚合物光伏器件形貌特性、性能及穩(wěn)定性研究    陸運章

共軛分子/二氧化鈦復合材料的制備及光催化性能研究    谷留安

基于新型咔唑結(jié)構(gòu)共聚物的設(shè)計合成及其光伏性能研究    查代君

含芳胺或吡咯并吡咯二酮的聚合物合成及光電性能研究    譚華

基于新型受體單元的D-A共聚物的合成和光伏性能    王坤

水醇溶性有機光電材料與受體懸掛式共軛聚合物的合成與性能研究    段春暉

用于有機太陽能電池共軛聚合物的設(shè)計合成及其計算模擬    吳飛燕

金納米顆粒等離激元增強聚合物太陽電池    方一

黑硅電池片上液相沉積法制備SiO_2薄膜的研究    張雪飛

Ⅰ-Ⅵ族納米晶薄膜材料的室溫原位合成及在雜化薄膜太陽能電池中的應用    雷巖

氧化鈦基復合薄膜的制備及光電轉(zhuǎn)換性質(zhì)    相金

TiO_2/SiO_2超親水薄膜的制備及性能研究    代珊

一維聚苯胺復合物的制備及其光催化性能研究    柯坡

聚合物太陽能電池中電子緩沖層的優(yōu)化    趙婕

聚合物太陽能電池異質(zhì)結(jié)設(shè)計及界面調(diào)控    王培山

新型有機高分子太陽能電池制備的研究    孫秀軒

有機太陽能電池的電極修飾及其性能的研究    李利如

高靈敏度、寬光譜響應光伏型光探測器窄帶隙聚合物的合成與性能研究    高院院

低壓高溫退火對Ag摻雜ZnO薄膜性質(zhì)的影響    彭福川;呂佩偉;林林;林麗梅;瞿燕;賴發(fā)春;

柔性PEN襯底ZnO:Ga薄膜的性能研究    謝軻;蔡宏琨;陶科;胡居濤;靳果;張德賢;

加拿大國家研究理事會研究開發(fā)有機太陽能電池    

加拿大國家研究理事會研究開發(fā)有機太陽能電池    

有機太陽能電池效率提高至6.5%    

有機太陽能電池技術(shù)及市場展望    莊陶鈞;劉亞東;

有機太陽能電池理論轉(zhuǎn)換效率接近100%    葉子;

綜研化學和神戶大學開發(fā)出p型半導體P3HT的新合成法,可用于有機太陽能電池    鄭冬冬;

有機太陽能電池研究進展    林鵬,張志峰,熊德平,張夢欣,王麗

德國有機太陽能電池轉(zhuǎn)化效率破世界記錄    

德國有機太陽能電池轉(zhuǎn)化效率破世界記錄    

有機太陽能電池有望商品化    田禾;

柔性及疊層薄膜有機太陽能電池研究    馬廷麗;

可溶性小分子有機太陽能電池    范斌;田清勇;白華;

基于碳納米管纖維的有機太陽能電池    陳濤;仰志斌;彭慧勝;

基于取向碳納米管膜的柔性有機太陽能電池    仰志斌;陳濤;何瑞旋;彭慧勝;

各向同性/異性的苯并二噻吩類有機共軛小分子光物理性質(zhì)理論研究    雍雪;張景萍;

采用PEO為陰極修飾層提高有機太陽能電池的穩(wěn)定性    田慧;徐昊;楊利營;印壽根;

D-A型單分散共軛液晶齊聚物及其組裝結(jié)構(gòu)    耿延候;卜臘菊;曲建飛;謝志元;閆東航;王佛松;

9-(二辛基甲基)-2,7-咔唑-alt-5,7-(二噻吩-2基)-2,3-二苯基噻吩并[3,4-b]吡嗪共聚衍生物的合成及其光伏性能研究    李健民;譚華;聶凱旋;黃穎;王亞飛;鄧先平;姜鵬程;劉煜;朱衛(wèi)國;

Rubrene/C_(60)結(jié)有機太陽能電池的陽極改性及偏壓處理研究    吳冰;劉彭義;李艷武;常鵬;

QE測量在疊層電池研究中的應用    向賢碧;

美評估有機太陽能電池對環(huán)境的影響    記者 毛黎

美國研發(fā)可拉伸有機太陽能電池    蔡佳

德支持企業(yè)開發(fā)有機太陽能電池    記者 顧鋼

有機太陽能電池既可自組裝又能自我修復    劉霞

疊層型有機太陽能電池接近商用    記者 邰舉

光伏產(chǎn)業(yè)尋求突破瓶頸 硅基薄膜技術(shù)備受關(guān)注    薛俊明

觸摸未來電子生活    張德強 高裕弟 劉嵩

光能轉(zhuǎn)換為電能的光電塑料技術(shù)    

已在發(fā)電效率上取得重要進展    記者 馮海波 通訊員 龔華萍

2007年世界科技發(fā)展回顧(七)    本版編輯張浩 鄭曉春 鄧國慶 毛黎 何屹 顧鋼 何永晉

有機太陽能電池中的光物理過程研究    陳向東

有機太陽能電池電學模型與數(shù)值研究    馬朝柱

有機太陽能電池的電荷轉(zhuǎn)移態(tài)等效電路和多重電荷分離界面研究    黃江

基于聚合物的有機太陽能電池的研制與表征    喬芬

表面等離子體增強有機光電器件效率研究    金玉

基于卟啉的小分子和聚合物的合成及其光伏性能研究    黃玉英

可溶液加工的給受體型有機小分子材料的設(shè)計合成及光伏性能    李慧

有機聚合物體異質(zhì)結(jié)太陽能電池：分子結(jié)構(gòu)，表面形貌與新型器件結(jié)構(gòu)    周印華

電沉積制備聚噻吩有序微結(jié)構(gòu)及有機太陽能電池    于偉利

有機光伏二極管的光電子性能研究    張光

疊層有機太陽能電池    李明陽

基于酞菁類金屬配合物的有機太陽能電池研究    楊汀

有機太陽能電池中電極修飾的研究    史紹華

聚合物和小分子有機太陽能電池的制備和表征    閆鵬

有機太陽能電池的電極調(diào)控    楊彬彬

基于三元體系混合物有機太陽能電池的研究    范學東

銀納米顆粒表面等離子體增強有機太陽能電池研究    周子游

利用納米材料的光學特性提高有機太陽能電池效率的研究    喬琳芳

體異質(zhì)結(jié)有機太陽能電池光電性能的研究    劉峰

具有大π結(jié)構(gòu)新型有機太陽能電池受體材料的研制    董雷