基于共軛聚合物太陽(yáng)能電池的制備及性能研究

【摘要】：太陽(yáng)能是一種清潔、無污染的可再生能源，高效利用太陽(yáng)能已成為解決能源危機(jī)的重要途徑之一。太陽(yáng)能電池（也稱光伏電池）作為一種可以將光能轉(zhuǎn)換為電能的電子器件，它的研發(fā)一直備受關(guān)注。由于無機(jī)晶體硅電池制造成本高、加工工藝復(fù)雜，其廣泛應(yīng)用受到一定程度的限制。與無機(jī)電池相比，有機(jī)聚合物太陽(yáng)能電池具有輕薄、低成本、可卷曲、可溶液成膜和易大面積制備等特點(diǎn)，是一種具有廣泛發(fā)展前途的電池。相對(duì)硅電池的漫長(zhǎng)發(fā)展歷程，有機(jī)聚合物電池的發(fā)展還很短暫。 本文綜述了聚合物太陽(yáng)能電池的幾種典型結(jié)構(gòu)、原理以及發(fā)展進(jìn)程中的熱點(diǎn)與主要突破，主要研究了基于聚3-己基噻吩（P3HT）:富勒烯衍生物器件的形貌和反向結(jié)構(gòu)中的陰極界面及基于新型共軛高分子p-型光伏材料的器件性能： 在P3HT:富勒烯衍生物體系常規(guī)結(jié)構(gòu)器件中使用高沸點(diǎn)溶劑1,2,4-三氯苯（TCB）作為體系的溶劑，發(fā)現(xiàn)由于TCB的極慢揮發(fā)速率，P3HT能夠更有效的晶化，進(jìn)而增強(qiáng)薄膜吸收與空穴遷移率，提高電池效率。 通過在氧化鋅（ZnO）前驅(qū)體中摻雜三甘醇單甲醚（TGME），可以改善ZnO薄膜質(zhì)量、功函及表面潤(rùn)濕性，影響活性層相分離，這些綜合作用使基于P3HT:PCBM體系反結(jié)構(gòu)器件效率較未摻雜ZnO器件提高20%，達(dá)到4.7%。 通過研究4種新型聚合物給體材料的光伏效應(yīng)，我們證實(shí)聚合物深陷的最高占據(jù)分子軌道（HOMO）能級(jí)可以使器件獲得較高的開路電壓，給體受體質(zhì)量比顯著影響器件性能，添加劑1,8-二碘辛烷（DIO）的應(yīng)用有選擇性地改善器件效率?；诰郏∟,N'-(2-乙基己基)異靛藍(lán)-4,8-二(2,3-二己基噻吩)苯并二噻吩）（PID-DTBDT）器件獲得：開路電壓：0.94V,轉(zhuǎn)化效率：4.02%；基于聚（3,6-二(2-乙基己基)-2,5-二吡咯并[3,4-c]吡咯-1,4-二酮-4,8-二(2,3-二己基噻吩)苯并二噻吩）（PDPP-DTBDT）器件獲得：開路電壓：0.71V,轉(zhuǎn)化效率：4.24%。 【關(guān)鍵詞】：聚合物太陽(yáng)能電池 形貌 氧化鋅 垂直相分離 共軛聚合物
【學(xué)位授予單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：TM914.4
【目錄】：

• 中文摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-32
• 1.1 引言9
• 1.2 太陽(yáng)能9-11
• 1.2.1 太陽(yáng)能特點(diǎn)9-10
• 1.2.2 太陽(yáng)光譜10-11
• 1.3 太陽(yáng)能電池種類11-13
• 1.4 聚合物太陽(yáng)能電池13-22
• 1.4.1 聚合物太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)13-17
• 1.4.2 聚合物太陽(yáng)能電池原理及性能參數(shù)17-19
• 1.4.3 聚合物太陽(yáng)能電池材料19-22
• 1.5 聚合物太陽(yáng)能電池研究熱點(diǎn)及進(jìn)程突破22-25
• 1.6 參考文獻(xiàn)25-32
• 第二章 高沸點(diǎn)溶劑對(duì) P3HT：富勒烯衍生物電池性能影響32-54
• 2.1 引言32-33
• 2.2 器件的制備與測(cè)量33-35
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)材料及設(shè)備33-34
• 2.2.2 器件制備34-35
• 2.2.3 器件測(cè)量35
• 2.3 結(jié)果與分析35-49
• 2.3.1 TCB 對(duì) P3HT:TBC-C60活性層形貌及器件性能影響35-42
• 2.3.2 TCB 對(duì) P3HT:PCBM 活性層形貌及器件性能影響42-49
• 2.4 本章小結(jié)49-50
• 2.5 參考文獻(xiàn)50-54
• 第三章 TGME 摻雜 ZnO 前驅(qū)體對(duì)基于 P3HT:PCBM 反結(jié)構(gòu)太陽(yáng)能電池的研究54-70
• 3.1 引言54-55
• 3.2 器件的制備與測(cè)量55-56
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)材料55
• 3.2.2 器件制備55-56
• 3.2.3 器件測(cè)量56
• 3.3 結(jié)果與分析56-66
• 3.3.1 基于未摻雜 ZnO 作為電子選擇層器件性能研究56-59
• 3.3.2 基于 TGME 摻雜 ZnO 作為電子選擇層器件性能研究59-66
• 3.4 本章小結(jié)66-67
• 3.5 參考文獻(xiàn)67-70
• 第四章 基于新型共軛聚合物的器件光伏性能的研究70-87
• 4.1 引言70-71
• 4.2 器件的制備與測(cè)量71-73
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)材料71-73
• 4.2.2 器件制備73
• 4.2.3 器件測(cè)量73
• 4.3 結(jié)果與分析73-84
• 4.3.1 PID-DTBDT 和 PDPP-DTBDT 光伏性能研究73-82
• 4.3.2 PBDTOOZ 和 PDTBDTOOZ 光伏性能研究82-84
• 4.4 本章小結(jié)84-85
• 4.5 參考文獻(xiàn)85-87
• 第五章 全文總結(jié)及展望87-89
• 攻讀學(xué)位期間本人出版或公開發(fā)表的論著、論文89-90
• 致謝90-91

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