PCPDTBT：ICBA聚合物太陽能電池特性研究

【摘要】：有機聚合物太陽能電池近年來受到國內(nèi)外科學(xué)家的研究和關(guān)注,因為它具有耗能低、制備簡單、重量輕、柔性強等優(yōu)勢。對于經(jīng)典的P3HT:PCBM體異質(zhì)結(jié)太陽能電池,P3HT的帶隙和PCBM的LUMO能級限制了光電轉(zhuǎn)換效率的提升。PCPDTBT具有溶解性好、帶隙窄(1.75eV)、遷移率高的優(yōu)點；ICBA(新型茚雙加成C60衍生物)是一種提升聚合物太陽能電池器件性能的新型材料,它的LUMO能級達到了-3.74eV,比PCBM的高0.17eV,近年來國際上常有報道,但是對PCPDTBT:ICBA體系卻未見報道。 本論文主要以太陽能電池的制備過程為基礎(chǔ),研究了以PCPDTBT:ICBA為活性層的聚合物太陽能電池的制備工藝,確定在該電池的制備過程中的最優(yōu)實驗條件,并與P3HT:ICBA體系器件性能進行對比性研究。具體工作可分為三個部分： 一、制備ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PCxBM/LiF/AL聚合物太陽能電池器件,研究退火、電極修飾層對其光伏性能的影響,在16O℃10分鐘熱退火后,光電轉(zhuǎn)換效率最高能達到2.06%,研究表明器件具有良好的重復(fù)性。制備了結(jié)構(gòu)為ITO/PEDOT:PSS/PCPDTBT:PCxBM/LiF/AL的聚合物太陽能電池,研究了不同受體、光敏層質(zhì)量比、添加劑、退火對器件性能的影響,研究發(fā)現(xiàn),對器件進行120℃10分鐘退火時,器件的效率可達到0.94%；當摻雜DIO時,器件的光電轉(zhuǎn)換效率從0.50%增至0.96%。 二、制備ITO/PCPDTBT:ICBA/AL聚合物太陽能電池器件,研究了PCPDTBT:ICBA作為活性層時電池器件的光伏性能以及不同條件對器件性能的影響。研究了溶劑、緩沖層(PEDOT:PSS,LiF)、光敏層質(zhì)量比、光敏層厚度、退火以及添加劑DIO對PCPDTBT:ICBA聚合物太陽能電池器件性能的影響,確定最優(yōu)的制備方案。 三、利用P3HT:ICBA與PCPDTBT:ICBA進行對比,研究退火對吸收和器件性能的影響,采用的方法包括吸收光譜,光譜響應(yīng)系統(tǒng)測試及半導(dǎo)體參數(shù)測量測試等。研究表明,通過退火,P3HT體系的吸光度的峰值(0.29到0.36)和外量子效率峰值(0.18到0.49)均有極大增長,但對PCPDTBT體系影響甚微。P3HT:ICBA體系的光電轉(zhuǎn)換效率可達到2.66%,PCPDTBT:ICBA體系的開路電壓最高達到0.92V,但短路電流最高只達到3.40mA/cm2,實驗驗證是內(nèi)量子效率過低。 【關(guān)鍵詞】：PCPDTBT ICBA 聚合物太陽能電池 1 8-二碘辛烷
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TM914.4
【目錄】：

• 致謝5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 緒論11-19
• 1.1 有機太陽能電池的研究進展11-13
• 1.2 有機太陽能電池的基本原理13-15
• 1.3 有機太陽能電池材料15-17
• 1.3.1 電子給體材料15
• 1.3.2 電子受體材料15-16
• 1.3.3 電極材料16
• 1.3.4 襯底材料16-17
• 1.4 有機太陽能電池的器件結(jié)構(gòu)17
• 1.5 論文安排17-19
• 2 實驗技術(shù)19-24
• 2.1 實驗材料19-22
• 2.2 實驗儀器22-24
• 2.2.1 制備所需儀器22
• 2.2.2 測試所需儀器22-24
• 3 ITO/PCPDTBT:ICBA/AL聚合物太陽能電池的制備24-34
• 3.1 引言24-25
• 3.2 ITO/PCPDTBT：ICBA/AL電池器件的結(jié)構(gòu)設(shè)計與能級分析25-27
• 3.3 ITO/PCPDTBT：ICBA/AL太陽能電池的工藝流程27-29
• 3.3.1 溶液配制28
• 3.3.2 基片處理28
• 3.3.3 器件制備28
• 3.3.4 器件測試28-29
• 3.4 PCPDTBT與不同受體PC_(61)BM、PC_(71)BM器件性能的研究29-30
• 3.5 P3HT與不同受體PC_(61)BM、PC_(71)BM的重復(fù)性研究30-33
• 3.6 本章小結(jié)33-34
• 4 ITO/PCPDTBT：ICBA/AL聚合物太陽能電池的光伏性能研究34-47
• 4.1 表征太陽能電池光伏性能的參數(shù)34
• 4.2 ITO/PCPDTBT：ICBA/AL聚合物光伏性能表征34-38
• 4.2.1 聚合物太陽能電池的Ⅰ-Ⅴ曲線34-37
• 4.2.2 聚合物太陽能電池的外量子效率37
• 4.2.3 聚合物太陽能電池的吸收光譜37-38
• 4.3 ITO/PCPDTBT：ICBA/AL電池光伏性能的優(yōu)化38-46
• 4.3.1 溶劑對活性層吸收的影響39-40
• 4.3.2 緩沖層PEDOT：PSS/LiF對于電池性能的影響40-43
• 4.3.3 光敏層中兩種物質(zhì)的不同質(zhì)量分數(shù)比的影響43-44
• 4.3.4 光敏層厚度對太陽能電池光伏性能的影響44-46
• 4.4 本章小結(jié)46-47
• 5 退火及鹵代烷烴對聚合物光伏器件的改善47-62
• 5.1 引言47
• 5.2 退火對提高聚合物光伏性能的研究47-52
• 5.3 鹵代烷烴對提高聚合物光伏性能的研究52-57
• 5.3.1 DIO摻雜對PCPDTBT：PCxBM聚合物光伏器件性能的研究53-55
• 5.3.2 DIO摻雜對PCPDTBT：ICBA聚合物光伏器件性能的研究55-57
• 5.4 PCPDTBT：ICBA與P3HT：ICBA體系器件性能對比性研究57-60
• 5.5 本章小結(jié)60-62
• 6 結(jié)論62-64
• 參考文獻64-67
• 索引67-68
• 作者簡歷68-70
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集70

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

低質(zhì)量Si材料制備太陽電池    聞?wù)鹄?鄭智雄;洪紫州;王文靜;

Si基薄膜疊層太陽電池中頂?shù)纂姵仉娏髌ヅ涞膶崿F(xiàn)    陳培專;陳新亮;蔡寧;韓曉艷;李娟;任慧志;李陽;張曉丹;熊紹珍;趙穎;耿新華;

聚合物太陽能電池高效共軛聚合物給體和富勒烯受體光伏材料    李永舫;

添加劑DMI對PCPDTBT:PC_(61)BM聚合物薄膜性能的影響    王愛芬;

Performance improvement of organic bulk heterojunction solar cells by using dihydroxybenzene as additive    姚聰;楊利營;王亞凌;秦文靜;印壽根;張鳳玲;

退火處理提高P3HT:PCBM聚合物太陽能電池光伏性能    卓祖亮;張?？?許曉偉;王健;盧麗芳;徐征;

熱處理方式對聚合物太陽能電池光電特性的影響    陳雄;劉銀春;阮凱斌;魏芬;劉佳;

基于馬氏距離的太陽能電池可靠性篩選方法研究    周求湛;張彥創(chuàng);陳永志;劉萍萍;吳丹娥;

Au納米粒子二維周期陣列的LSPR消光特性分析    張維;孫輝;劉儒平;岳釗;王程;常勝江;耿衛(wèi)東;劉國華;

基于P3HT/PCBM異質(zhì)結(jié)界面太陽能電池的理論及實驗研究    李衛(wèi)民;郭金川;周彬;

晶體硅太陽電池光衰減現(xiàn)象研究的新進展    任先培;程浩然;何發(fā)林;陳朝;

Bathocuproine作為緩沖層改善Rubrene/C_(70)太陽能電池的性能    詹真;劉彭義;葉勤;陳子國;

退火溫度對高分子薄膜中摻雜小分子的結(jié)晶和光譜學(xué)響應(yīng)特性的影響    尹名;張新平;劉紅梅;

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

HPLC法研究茚-C_(60)雙加成物的純度及異構(gòu)體比例    賈林;劉建群;高潮;胡嵐;劉紅妮;楊彩寧;陳曼;

PEDOT-PSS合成中薄膜的微結(jié)構(gòu)變化與性能    龐峰飛;蔡奕康;耿欣;陳才;韓國志;

利用原位紅外光譜研究退火過程對聚-3己基噻吩薄膜的影響    曹麗麗;耿玉靜;崔得良;

電場下液晶小分子調(diào)控活性層形貌的機理及光伏性能    周魏華;呂凌劍;師江曼;陳義旺;

新型共軛聚合物的設(shè)計、合成及光電性能研究    曹康麗

新型給體—受體共軛聚合物的設(shè)計、合成及其有機光伏太陽能電池性能研究    胡超

基于硅納米線陣列的有機/無機雜化光伏電池的制備及性能表征研究    申小娟

噴涂法制備聚合物太陽能電池器件研究    陳征

有機—無機雜化光伏電池中的界面效應(yīng)及調(diào)控研究    張付特

基于電極界面層調(diào)控實現(xiàn)電池高效聚合物太陽池的研究    何志才

星形齊聚噻吩衍生物的制備及其光、電性能與應(yīng)用研究    關(guān)麗

吡嗪聚合物和卟啉小分子的合成及其光伏性能研究    秦紅梅

一維殼核式復(fù)合半導(dǎo)體雜化敏化太陽能電池的研究    孫寶

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

有機光伏器件的光學(xué)計算與模擬    仝海躍

退火及碘摻雜對提高聚合物太陽能電池性能的研究    卓祖亮

基于富勒烯衍生物為電子受體的聚合物太陽能電池的研究    崔穎

有機太陽能電池材料的制備與表征    趙玉翠

本體異質(zhì)結(jié)有機太陽能電池的數(shù)值模擬    劉偉

納米結(jié)構(gòu)金屬的表面等離效應(yīng)在有機太陽能電池中的應(yīng)用    樊國強

新型富勒烯衍生物的合成以及在聚合物太陽能電池中的應(yīng)用    楊濤

有機光伏器件的界面電子結(jié)構(gòu)及其電子復(fù)合與產(chǎn)生過程的研究    李劍

企業(yè)社會資本對創(chuàng)新績效的影響研究    張良

有機小分子太陽能電池界面修飾的研究    黃俊華

Si基薄膜疊層太陽電池中光的優(yōu)化分配    陳培專;蔡寧;陳新亮;韓曉艷;張德坤;袁育杰;王爍;熊紹珍;趙穎;耿新華;

不同比例的MEH-PPV與PCBM共混體系光電池性能研究    於黃忠;彭俊彪;周曉明;

Rubrene作電子傳輸層的異質(zhì)結(jié)有機太陽能電池    李艷武;劉彭義;侯林濤;吳冰;

冶金法制備太陽能級硅的原理及研究進展    羅大偉;張國梁;張劍;李軍;李廷舉;

茚雙加成C_(60)衍生物ICBA摻雜對有機發(fā)光二極管電致發(fā)光性能的影響    閆光;趙謖玲;張?？?徐征;孔超;張妍斐;樊星;徐敘瑢;

PCPDTBT：ICBA聚合物太陽能電池特性研究    魏棟

有機添加劑對噻吩類聚合物光活化層形貌及光伏性能影響的研究    倪南