基于P3HT:PC_(61)BM的有機(jī)聚合物太陽能電池：表面形貌與界面修飾的研究

【摘要】：近年來，對于能源的急劇消耗和化石燃料燃燒產(chǎn)生的二氧化碳所造成的環(huán)境污染，使得人們迫切地尋找一種清潔的可再生能源。有機(jī)太陽能電池柔性、質(zhì)輕、低成本等優(yōu)點(diǎn)使其成為目前最熱門，同時(shí)也最具有前景的研究領(lǐng)域。過去的幾年中，有機(jī)太陽能電池的能量轉(zhuǎn)化效率迅速提高，目前已達(dá)到10%左右。 有機(jī)太陽能電池的活性層形貌和金屬/有機(jī)層間的界面對于器件的性能起到了至關(guān)重要的作用。細(xì)致的調(diào)控活性層形貌、或者制備一層功能性界面修飾層能夠大幅度地提高器件的效率。因此我們做了一些基于P3HT:PCBM的太陽能電池的活性層調(diào)控及界面修飾的研究。 首先，我們研究了熱退火對基于P3HT:PCBM器件性能的影響。我們制備了器件結(jié)構(gòu)為ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PC_(61)BM/Al的器件。我們改變了退火溫度和退火時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)退火后器件的效率顯著的提高。在140℃15分鐘退火時(shí)，器件達(dá)到了最高的效率：開路電壓Voc為0.62V,短路電流為7.52mA/cm~2,填充因子為0.59,效率為2.76%。然后我們在Al電極與活性層之間蒸鍍了一層LiF修飾層。當(dāng)LiF為2nm時(shí)，于是得到最好的結(jié)果：開路電壓Voc為0.64V,短路電流為9mA/cm2,填充因子為0.66,效率為3.78%。 接著我們合成了溶于甲醇的氧化鋅納米粒子。我們將氧化鋅納米粒子旋涂在活性層與Al電極之間，并調(diào)節(jié)了氧化鋅層的膜厚。得到器件的最高效率為：開路電壓Voc0.64V,短路電流為9.58mA/cm~2,填充因子為0.60,效率為3.70%。此外我們還利用紫外吸收光譜、TEM、AFM對氧化鋅納米粒子進(jìn)行了表征。 【關(guān)鍵詞】：P3HT PCBM 熱退火 LiF ZnO 界面修飾層 聚合物太陽能電池
【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】：2012
【分類號】：TM914.4
【目錄】：

• 中文摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 緒論8-32
• 1.1 引言8-9
• 1.2 有機(jī)太陽能電池9-20
• 1.2.1 有機(jī)太陽能電池的研究背景9-17
• 1.2.2 有機(jī)太陽能電池的工作原理17-18
• 1.2.3 有機(jī)太陽能電池性能表征18-20
• 1.3 有機(jī)太陽能電池的器件優(yōu)化20-30
• 1.3.1 活性層形貌的控制20-26
• 1.3.1.1 退火處理20-24
• 1.3.1.2 溶劑的選擇24-26
• 1.3.2 界面工程26-30
• 1.4 本論文的設(shè)計(jì)思想30-32
• 第二章 基于 P3HT:PC_(61)BM 的聚合物體異質(zhì)結(jié)太陽能電池32-39
• 2.1 引言32-33
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分33-34
• 2.2.1 樣品及試劑33
• 2.2.2 測試儀器及實(shí)驗(yàn)33
• 2.2.3 器件制備33-34
• 2.3 結(jié)果與討論34-38
• 2.3.1 熱退火對基于 P3HT:PC_(61)BM 的聚合物太陽能電池性能的影響34-36
• 2.3.2 LiF 界面修飾層對 P3HT:PC_(61)BM 的聚合物太陽能電池性能的影響36-38
• 2.4 本章小結(jié)38-39
• 第三章 氧化鋅納米粒子為界面修飾層的聚合物體異質(zhì)結(jié)太陽能電池39-48
• 3.1 引言39-41
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分41-42
• 3.2.1 樣品及試劑41
• 3.2.2 測試儀器及實(shí)驗(yàn)41
• 3.2.3 氧化鋅納米粒子制備及器件制備41-42
• 3.3 結(jié)果與討論42-47
• 3.3.1 氧化鋅納米粒子的表征42-44
• 3.3.2 基于銀納米盤聚合物太陽能電池的光伏性能44-47
• 3.4 本章小結(jié)47-48
• 第四章 結(jié)論48-49
• 參考文獻(xiàn)49-54
• 致謝54

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