活性層修飾對(duì)P3HT：PCBM基聚合物太陽(yáng)能電池性能的影響

【摘要】：有機(jī)太陽(yáng)能電池具有重量輕、可制備柔性電池器件、制備工藝簡(jiǎn)單、成本低廉等眾多優(yōu)點(diǎn)；越來(lái)越多的研究人員以及企業(yè)看到了這種電池的巨大發(fā)展前景，紛紛對(duì)其進(jìn)行研究。這種類(lèi)型的電池器件在短短的三十年里已經(jīng)從最初的不到0.1%提高到現(xiàn)在的12.6%，并且高效率的電池器件不斷涌現(xiàn)。這些都預(yù)示著有機(jī)太陽(yáng)能電池在不久的將來(lái)可以很好的服務(wù)于人們的生產(chǎn)生活。 聚(3-己基噻吩) poly(3-hexylthiophene)(P3HT)和C60的衍生物[6,6]-phenylC60-butyric acid methyl eater (PCBM)分別作為電子給體和電子受體材料的聚合物體異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池是目前研究最廣泛的聚合物太陽(yáng)能電池。在本論文中我們將以基于P3HT：PCBM的聚合物太陽(yáng)能電池為主要研究對(duì)象，研究提高短路電流密度和填充因子的方法，達(dá)到優(yōu)化器件性能的目的。第二章中，我們研究了在空穴傳輸層PEDOT：PSS上旋涂一層P3HT層后器件的性能變化規(guī)律。通過(guò)合理的調(diào)整P3HT層的厚度，達(dá)到最大限度的改善活性層內(nèi)P3HT和PCBM在垂直方向的相分離程度，提高活性層對(duì)光的吸收以及空穴傳輸速率，進(jìn)而提高器件能量轉(zhuǎn)換效率，優(yōu)化器件性能的目的。實(shí)驗(yàn)得出當(dāng)P3HT層厚度為45nm時(shí)，器件的性能最佳，能量轉(zhuǎn)換效率PCE達(dá)到3.94%，短路電流密度J_(sc)=11.27mA/cm~2。第三章中，我們?cè)诨钚詫觾?nèi)部摻雜一定比例的Ag納米粒子，增加活性層內(nèi)部對(duì)光的反射，提高活性層對(duì)光的吸收，制備出了高效的聚合物太陽(yáng)能電池。經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)Ag納米粒子的摻雜比例為5%時(shí)，器件的短路電流密度最大J_(sc)=12.0mA/cm~2，器件的轉(zhuǎn)換效率為3.9%。最后一章中，我們研究了不同的雙組分溶劑對(duì)于聚合物太陽(yáng)能電池器件性能的影響。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，1,2,4-三氯苯減緩了溶劑揮發(fā)的速率，器件內(nèi)的聚合物分子排列有序性增加，活性層內(nèi)聚合物的相分離程度達(dá)到合適的水平，提高活性層對(duì)光的吸收以及載流子的遷移率，進(jìn)而提高了器件的短路電流密度和填充因子，優(yōu)化了器件的性能。 【關(guān)鍵詞】：活性層修飾 P3HT層 Ag納米粒子 雙組分溶劑 短路電流密度 填充因子
【學(xué)位授予單位】：河北大學(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
• Abstract6-9
• 第1章 有機(jī)太陽(yáng)能電池綜述9-19
• 1.1 研究背景及意義9-10
• 1.2 有機(jī)太陽(yáng)能電池的工作原理10-14
• 1.2.1 有機(jī)太陽(yáng)能電池工作原理10-11
• 1.2.2 有機(jī)太陽(yáng)能電池的等效電路11-12
• 1.2.3 有機(jī)太陽(yáng)能電池的伏安特性12-14
• 1.2.4 有機(jī)太陽(yáng)能電池的光譜響應(yīng)特性14
• 1.3 有機(jī)太陽(yáng)能電池的研究現(xiàn)狀14-18
• 1.3.1 修飾層的插入對(duì)有機(jī)太陽(yáng)能電池性能的影響14-15
• 1.3.2 納米粒子的摻雜對(duì)有機(jī)太陽(yáng)能電池性能的影響15-17
• 1.3.3 添加劑對(duì)于有機(jī)太陽(yáng)能電池性能的影響17-18
• 1.4 本論文的研究?jī)?nèi)容18-19
• 第2章 P3HT 層的插入對(duì) P3HT：PCBM 聚合物太陽(yáng)能電池性能的影響19-25
• 2.1 引言19
• 2.2 器件的制備和性能測(cè)試19-21
• 2.2.1 器件的制備19-21
• 2.2.2 器件的性能測(cè)試21
• 2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析21-24
• 2.4 結(jié)論24-25
• 第3章 銀納米粒子的摻雜對(duì) P3HT：PCBM 聚合物太陽(yáng)能電池性能的影響25-32
• 3.1 引言25-26
• 3.2 器件的制備和性能測(cè)試26-27
• 3.2.1 器件的制備26-27
• 3.2.2 器件的性能測(cè)試27
• 3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析27-30
• 3.4 結(jié)論30-32
• 第4章 雙組分溶劑對(duì) P3HT：PCBM 聚合物太陽(yáng)能電池性能的影響32-42
• 4.1 引言32
• 4.2 器件的制備32-34
• 4.2.1 器件的制備33-34
• 4.2.2 器件的性能測(cè)試34
• 4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論34-41
• 4.3.1 氯仿和 1,2,4-三氯苯雙組分溶劑對(duì)器件的影響34-38
• 4.3.2 氯苯和 1,2,4-三氯苯雙組分溶劑對(duì)器件的影響38-41
• 4.4 結(jié)論41-42
• 結(jié)束語(yǔ)42-44
• 參考文獻(xiàn)44-48
• 致謝48-49
• 攻讀學(xué)位期間取得的科研成果49

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