有機(jī)太陽(yáng)能電池的性能優(yōu)化研究

【摘要】：太陽(yáng)能具有清潔、無(wú)污染的特點(diǎn),是理想的的可替代能源。與無(wú)機(jī)硅電池相比,有機(jī)光伏電池具有低成本、可大面積制備及可制備柔性器件等優(yōu)點(diǎn)而受到人們的廣泛關(guān)注。聚合物本體異質(zhì)結(jié)光伏電池的給、受體材料之間通過(guò)納米尺度的相分離形成互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),為激子的擴(kuò)散提供了有效的傳輸通道。因此,有效的控制活性層的微觀形貌對(duì)于優(yōu)化電池性能顯得尤為重要。另外,通過(guò)陰極及陽(yáng)極緩沖層降低電極與活性層的界面勢(shì)壘,有利于提高載流子的遷移率及收集效率。本論文主要從以下三個(gè)方面展開(kāi)工作以提高有機(jī)光伏電池的性能。 1、研究了添加劑DTBP對(duì)MEH-PPV:PCBM體系器件性能的影響。制備了結(jié)構(gòu)為ITO/PEDOT:PSS/MEH-PPV:PCBM:DTBP/C6H5COOLi/A1的有機(jī)光伏電池?？疾炝颂砑硬煌|(zhì)量分?jǐn)?shù)的DTBP對(duì)器件性能的影響。在標(biāo)準(zhǔn)模擬太陽(yáng)光的光照條件下,測(cè)得了Ⅰ-Ⅴ曲線和IPCE曲線。結(jié)果表明：在AM1.5G光強(qiáng)照射下,添加了質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%的DTBP時(shí),光伏器件的PCE,Jsc,FF分別從分別從1.12%,3.39mA/cm2,40.95%提高到1.31%,3.51mA/cm2,44.45%。與參比器件相比使用DTBP作為活性層添加劑的器件的光電轉(zhuǎn)換效率提高了17%。采用紫外可見(jiàn)吸收光譜研究了添加劑DTBP對(duì)活性層的光吸收的影響并利用原子力顯微鏡對(duì)活性層形貌進(jìn)行表征。另外,我們考察了DTBP對(duì)器件穩(wěn)定性的影響。結(jié)果表明：當(dāng)添加了質(zhì)量分?jǐn)?shù)為O.5%DTBP時(shí),添加劑的加入對(duì)器件的穩(wěn)定性起到了一定的積極作用。 2、探索了以Re03和Re207分別作為本體異質(zhì)結(jié)光伏電池的陽(yáng)極緩沖層,并與傳統(tǒng)的PEDOT:PSS的陽(yáng)極修飾層進(jìn)行了對(duì)比。Re03和Re207具有較低的熱蒸鍍溫度(約340℃),可以避免常用金屬氧化物(V205.NiO)在實(shí)際應(yīng)用中存在的蒸鍍溫度較高的缺點(diǎn)?？疾炝瞬煌穸鹊腞e03和Re207陽(yáng)極修飾層對(duì)器件性能的影響。在標(biāo)準(zhǔn)模擬太陽(yáng)光的光照條件下,測(cè)得了Ⅰ-Ⅴ曲線和IPCE曲線。利用開(kāi)爾文探針測(cè)定了WF。結(jié)果表明：Re03和Re207較PEDOT:PSS而言在一定程度上降低了器件的性能,均沒(méi)有起到很好的修飾作用。 3、研究了以PCDTBT:PC71BM為活性層的本體異質(zhì)結(jié)光伏電池。制備了結(jié)構(gòu)為ITO/PEDOT:PSS/PCDTBT:PC71BM/LiF/A1的有機(jī)太陽(yáng)能電池?？疾炝瞬煌o、受體濃度以及不同的溶劑對(duì)器件性能的影響。從電流密度-電壓曲線分析確定最佳的濃度比及最佳溶劑。同時(shí),考察三氟乙酸銫作為陰極修飾材料對(duì)器件性能的影響。結(jié)果表明：給受體最佳濃度為1：2,最佳溶劑為鄰二氯苯。以LiF作為陰極修飾材料時(shí),Voc=0.71V,Jsc=6.8mA/cm2,FF=31.3%, PCE=1.51%。以CF3COOCs作為陰極修飾材料時(shí),Voc=0.43V,Jsc=2.1mA/cm2,FF=33.9%,PCE=0.31%。與參比器件相比,FF和PCE分別降低了69.12%和79.47%。 【關(guān)鍵詞】：有機(jī)太陽(yáng)能電池 添加劑 形貌穩(wěn)定性 陽(yáng)極緩沖層 陰極緩沖層
【學(xué)位授予單位】：天津理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類(lèi)號(hào)】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-22
• 1.1 研究背景與意義10-11
• 1.2 太陽(yáng)能電池簡(jiǎn)介11-18
• 1.2.1 光伏發(fā)電簡(jiǎn)介11-13
• 1.2.2 有機(jī)太陽(yáng)能電池的基本工作原理13
• 1.2.3 常見(jiàn)器件結(jié)構(gòu)類(lèi)型13-16
• 1.2.4 主要性能參數(shù)16-17
• 1.2.5 主要的光敏材料17-18
• 1.3 研究現(xiàn)狀與存在問(wèn)題18-20
• 1.3.1 影響聚合物太陽(yáng)能電池效率的因素18-20
• 1.3.2 影響穩(wěn)定性的因素20
• 1.4 論文的設(shè)計(jì)思路及主要內(nèi)容20-22
• 第二章 利用活性層添加劑提高M(jìn)EH-PPV：PCBM有機(jī)光伏電池性能的研究22-30
• 2.1 引言22-23
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分23-24
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)藥品與試劑23
• 2.2.2 光伏器件的制備23-24
• 2.2.3 器件性能測(cè)試24
• 2.3 結(jié)果與討論24-29
• 2.4 本章小結(jié)29-30
• 第三章 真空熱蒸鍍氧化錸為陽(yáng)極緩沖層的有機(jī)光伏電池30-39
• 3.1 引言30-32
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分32-34
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)藥品與試劑32-33
• 3.2.2 光伏器件的制備33
• 3.2.3 器件性能測(cè)試33-34
• 3.3 結(jié)果與討論34-38
• 3.4 本章小結(jié)38-39
• 第四章 基于PCDTBT：PC_(71)BM為給受體活性材料的有機(jī)光伏電池的探索39-46
• 4.1 引言39-40
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分40-41
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)藥品與試劑40-41
• 4.2.2 光伏器件的制備41
• 4.2.3 器件性能測(cè)試41
• 4.3 結(jié)果與討論41-44
• 4.4 本章小結(jié)44-46
• 第五章 全文總結(jié)與展望46-48
• 5.1 全文總結(jié)46-47
• 5.2 展望47-48
• 參考文獻(xiàn)48-55
• 發(fā)表論文和科研情況說(shuō)明55-56
• 致謝56

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