鏈烷二巰基類添加劑對(duì)聚合物太陽能電池性能影響的研究

【摘要】：本論文的研究?jī)?nèi)容是提高P3HT: PC61BM體異質(zhì)結(jié)聚合物太陽能電池的性能。本文主要通過在制備溶液過程中摻入高沸點(diǎn)的添加劑,以此改善功能層薄膜的形貌以及給體材料和受體材料的相分離狀況,并在薄膜中形成有效的載流子傳輸網(wǎng)絡(luò)和提高載流子的遷移率和收集效率,最終提高光伏器件的性能。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要包括三個(gè)部分：第一,在溶液中摻入不同濃度的鏈烷二巰基物—1,8-辛二硫醇(ODT),并分析摻入濃度對(duì)光伏器件性能的關(guān)系；第二,在溶液中添加末端分子基團(tuán)不同的鏈烷二基類物質(zhì)都能改善器件的性能,但不同類型添加劑的作用程度不盡相同；第三,摻入鏈烷烴基長(zhǎng)度不同的二巰基化合物并不是都能改善器件的性能。上述實(shí)驗(yàn)的結(jié)論如下： 1.在溶液中摻入不同濃度的ODT,通過測(cè)試器件的I-V特性發(fā)現(xiàn)器件的VOC, JSC, FF和PCE并不隨著濃度的增大而線性提高。當(dāng)在氯苯摻入ODT的濃度為60μL/mL時(shí),器件的Jsc和FF都有提高并直接導(dǎo)致該器件有最高的PCE。相反地,隨著ODT濃度的進(jìn)一步增大,器件性能開始出現(xiàn)下滑的趨勢(shì)。 2.在溶液中摻入具有不同末端分子基團(tuán)鏈烷物質(zhì)作為添加劑,其目的是研究分子基團(tuán)與器件性能之間的關(guān)系。這部分實(shí)驗(yàn)主要是利用不同分子基團(tuán)導(dǎo)致的添加劑物理化學(xué)性質(zhì)的差異,特別是沸點(diǎn)與發(fā)揮速度等特性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示所用的添加劑都能起到改善器件性能的作用,其中以DIO的效果最明顯。隨著分子基團(tuán)分子量的遞增,光伏器件的能量轉(zhuǎn)換效率也逐漸上升。 3.最后部分介紹了鏈烷二巰基物中烴基長(zhǎng)度對(duì)光伏器件性能的影響。研究表明,這類鏈烷二巰基物的極性、溶解度參數(shù)和沸點(diǎn)差異等都會(huì)對(duì)聚合物的形貌狀態(tài)產(chǎn)生不同程度的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明器件的性能并不隨著鏈烷長(zhǎng)度增大而線性提高。另外,添加劑與PC61BM之間的溶解度參數(shù)大小關(guān)系對(duì)于PC61BM的團(tuán)簇聚集起到十分重要的作用。在選擇添加劑中應(yīng)該同時(shí)把添加劑的沸點(diǎn)和溶解度參數(shù)作為參考因素。 本文系統(tǒng)研究了鏈烷二巰基物作為溶液添加劑對(duì)體異質(zhì)結(jié)光伏器件性能的影響。我們從添加劑濃度、分子末端基團(tuán)和烴基鏈長(zhǎng)度等方面做出實(shí)驗(yàn)分析,最終總結(jié)出鏈烷二巰基物在聚合物光伏器件中的具體作用過程和機(jī)理。 【關(guān)鍵詞】：聚合物太陽能電池 體異質(zhì)結(jié) 添加劑 鏈烷二巰基物
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：TM914.41
【目錄】：

• 致謝5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-9
• 序9-12
• 1 緒論12-31
• 1.1 引言12-13
• 1.2 太陽能電池的種類13-17
• 1.2.1 硅太陽能電池13-14
• 1.2.2 無機(jī)化合物太陽能電池14-15
• 1.2.3 染料敏化太陽能電池15-16
• 1.2.4 有機(jī)半導(dǎo)體太陽能電池16-17
• 1.3 有機(jī)太陽能電池17-22
• 1.3.1 有機(jī)太陽能電池的發(fā)展歷史與現(xiàn)狀17
• 1.3.2 有機(jī)半導(dǎo)體的基本特性17-18
• 1.3.3 有機(jī)太陽能電池的工作原理18-22
• 1.4 有機(jī)聚合物太陽能電池的概況22-28
• 1.4.1 有機(jī)聚合物太陽能電池的結(jié)構(gòu)22-25
• 1.4.2 有機(jī)聚合物太陽能電池的材料25-28
• 1.5 有機(jī)聚合物薄膜的表征方法28-31
• 2 辛二硫醇對(duì)體異質(zhì)結(jié)光伏器件性能的影響31-43
• 2.1 引言31-32
• 2.2 器件的制備與測(cè)試32-34
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)器件的制備過程32-33
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)器件的測(cè)試33-34
• 2.3 ODT添加濃度對(duì)光伏器件性能的影響34-38
• 2.4 ODT添加濃度對(duì)功能層表面形貌的影響38-41
• 2.5 本章小結(jié)41-43
• 3 鏈烷末端基團(tuán)對(duì)體異質(zhì)結(jié)光伏器件性能的影響43-53
• 3.1 引言43-44
• 3.2 器件的制備與測(cè)試44
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)器件的制備過程44
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)器件的測(cè)試44
• 3.3 不同末端基團(tuán)添加劑對(duì)光伏器件性能的影響44-49
• 3.4 不同末端基團(tuán)添加劑對(duì)功能層表面形貌的影響49-51
• 3.5 本章小結(jié)51-53
• 4 二巰基化物烴基長(zhǎng)度對(duì)體異質(zhì)結(jié)光伏器件性能的影響53-64
• 4.1 引言53-54
• 4.2 器件的制備與測(cè)試54
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)器件的制備過程54
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)器件的測(cè)試54
• 4.3 不同烴基長(zhǎng)度的添加劑對(duì)光伏器件性能的影響54-59
• 4.4 添加劑溶解度參數(shù)與器件性能的關(guān)系59-61
• 4.5 不同烴基長(zhǎng)度的添加劑對(duì)功能層表面形貌的影響61-63
• 4.6 本章小結(jié)63-64
• 5 結(jié)論64-65
• 參考文獻(xiàn)65-69
• 作者簡(jiǎn)歷69-71
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集71

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