體相異質(zhì)結(jié)太陽能電池形貌的模擬

【摘要】：聚合物太陽能電池的光活性層的形貌是影響其性能的重要因素之一。目前最先進(jìn)的優(yōu)化制備工藝還是局限于試驗(yàn)-失敗的實(shí)驗(yàn)研究方法。因?yàn)闊o法通過實(shí)驗(yàn)手段觀測(cè)到溶液旋涂成膜時(shí)形貌的演變過程，從而阻礙了對(duì)不同工藝、體系變量對(duì)形貌的作用進(jìn)行量化。 首先，我們結(jié)合原子模擬和介觀動(dòng)力學(xué)模擬（Mesodyn），成功地預(yù)測(cè)了體異質(zhì)結(jié)聚合物太陽能電池的形貌和動(dòng)態(tài)變化。模擬結(jié)果表明相分離程度隨溫度的提高而增加是熱處理可以提高BHJ聚合物太陽能電池的能量轉(zhuǎn)換效率主要原因。同時(shí)得出當(dāng)PCBM的體積含量在0.3~0.5范圍內(nèi)，即重量百分含量在0.41~0.62范圍內(nèi)，體系才能形成理想的形貌。我們系統(tǒng)地改變?chǔ)种?，預(yù)測(cè)了形貌，發(fā)現(xiàn)χ1是體系成功相分離成有效形貌的必要條件。 接著，我們又采用了耗散粒子動(dòng)力學(xué)的模擬方法（DPD），預(yù)測(cè)了基于溶液旋涂成膜過程、薄膜熱處理以及對(duì)存在工藝添加劑條件下的形貌演變過程。模擬結(jié)果表明：隨著溶劑的不斷揮發(fā)，體系中聚合物與富勒烯分子之間的相分離程度不斷增強(qiáng)；對(duì)兩組分的混合物加熱，可發(fā)生明顯的相分離，這與原位電子透射電鏡實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致；添加劑在旋涂過程后期起著促使某一組分發(fā)生相聚集的作用，從而增加了相分離的程度。此外，一些影響形貌的參數(shù)也作了討論，如熱處理溫度，組分混合比例，珠子間的Flory-Huggins相互作用參數(shù)。 【關(guān)鍵詞】：聚合物太陽能電池 形貌 介觀動(dòng)力學(xué) 耗散粒子動(dòng)力學(xué) 模擬
【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
• Abstract5-8
• 第一章 緒論8-20
• 1.1 聚合物太陽能電池的簡(jiǎn)介和研究進(jìn)展8-16
• 1.1.1 聚合物太陽能電池結(jié)構(gòu)及工作原理9-10
• 1.1.2 幾種常見的聚合物太陽能電池給體材料10-11
• 1.1.2.1 聚噻吩（PT）衍生物10
• 1.1.2.2 聚對(duì)苯乙烯(PPV)衍生物10-11
• 1.1.2.3 窄帶隙聚合物11
• 1.1.3 形貌優(yōu)化和控制在器件方面的重要性11-16
• 1.1.3.1 形貌的熱力學(xué)起源12-14
• 1.1.3.2 退火處理14-15
• 1.1.3.3 溶劑選擇15-16
• 1.1.3.4 混合溶劑（工藝添加劑）16
• 1.2 計(jì)算機(jī)模擬在高分子材料科學(xué)中的應(yīng)用16-18
• 1.2.1 計(jì)算機(jī)模擬在材料科學(xué)方面的重要性17-18
• 1.2.2 高分子材料的多尺度模擬18
• 1.3 本論文的研究目的和內(nèi)容18-20
• 第二章 高分子材料模擬方法簡(jiǎn)介20-31
• 2.1 含電子自由度模型和量子力學(xué)方法20
• 2.2 原子模型及計(jì)算機(jī)模擬方法20-24
• 2.2.1 分子動(dòng)力學(xué)方法（Molecular Dynamics）21-22
• 2.2.2 布朗動(dòng)力學(xué)（Brownian Dynamics）22
• 2.2.3 蒙特卡洛（Monte Carlo）22-24
• 2.3 粗粒化的分子和介觀模型及其模擬方法24-25
• 2.4 基于場(chǎng)的介觀模型及介觀動(dòng)力學(xué)25-28
• 2.5 基于粒子的介觀模型及其模擬方法28-30
• 2.6 流體和連續(xù)力學(xué)模型-宏觀模擬方法30
• 2.7 本章小結(jié)30-31
• 第三章 MESODYN 對(duì) POLYMER/FULLERENE 類共混物形貌的研究31-41
• 3.1 引言31
• 3.2 模型粗?；捌鋮?shù)化31-32
• 3.3 使用分子動(dòng)力學(xué)（MD）獲取溶度參數(shù)32-34
• 3.3.1 計(jì)算細(xì)節(jié)32-33
• 3.3.2 MD 計(jì)算結(jié)果：溶度參數(shù)33-34
• 3.4 BHJ 聚合物太陽能電池形貌隨時(shí)間演變過程34-35
• 3.5 溫度對(duì)形貌的影響35-37
• 3.6 混合比例對(duì)形貌的影響37-38
• 3.7 Flory-Huggins 相互作用參數(shù)對(duì)形貌的影響38-40
• 3.8 小結(jié)40-41
• 第四章 基于 P3HT/PCBM 聚合物太陽能電池光活性層的耗散粒子動(dòng)力學(xué)（DPD）模擬41-55
• 4.1 分子粗?；Ｐ?/span>41-42
• 4.2 模擬參數(shù)的確定42-43
• 4.2.1 采用溶度參數(shù)計(jì)算 Flory-Huggins 作用參數(shù)42
• 4.2.2 其他輸入?yún)?shù)42-43
• 4.3 介觀分子成鍵的伸縮剛性(stretching rigidity)對(duì)形貌的影響43-44
• 4.4 介觀分子鍵角的剛性（stiffness）對(duì)形貌的影響44-46
• 4.5 溶劑蒸發(fā)過程中的形貌演變46
• 4.6 熱處理過程中的形貌演變46-47
• 4.7 熱處理溫度對(duì)形貌的影響47-49
• 4.8 組分混合比例對(duì)形貌的影響49-50
• 4.9 珠子間相互作用力對(duì)平衡態(tài)形貌的影響50-51
• 4.10 添加劑對(duì)形貌的影響51-54
• 4.11 小結(jié)54-55
• 總結(jié)55-56
• 參考文獻(xiàn)56-66
• 攻讀學(xué)位期間本人出版或公開發(fā)表的論著、論文66-67
• 致謝67-68

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

以耗散粒子動(dòng)力學(xué)為紐帶的多尺度貫通模擬方法    陳梨俊

軟物質(zhì)體系復(fù)雜相行為的多尺度模擬研究    李占偉

聚合物太陽能電池的研究    歐陽平

分子動(dòng)力學(xué)模擬疊氮熱塑性彈性體的楊氏模量及其與硝酸酯的溶度參數(shù)    李倩;姚維尚;譚惠民;

超素?cái)?shù)法長(zhǎng)周期偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生器的應(yīng)用算法    李世剛,劉輝,陳標(biāo)華

Molecular Properties在海藻糖分子構(gòu)象分析中的應(yīng)用    傅正生,王長(zhǎng)青,劉茂棟,陳潔

芳綸纖維增強(qiáng)聚苯硫醚復(fù)合材料的界面行為的分子力學(xué)計(jì)算研究    歐陽能;陳淳;

生物分子在Ni納米膜表面吸附的力學(xué)特性:分子動(dòng)力學(xué)模擬    楊振宇;趙亞溥;

表面活性劑自組裝的計(jì)算機(jī)模擬及在新材料中的應(yīng)用進(jìn)展    惠路華;洪坤;詹予忠;

短纖維增強(qiáng)塑料注射充模過程的雙尺度耦合模型    上官林建;王松杰;劉保臣;張世勛;

把分子模擬法引入高分子物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)    朱平平;何平笙;楊海洋;梁好均;

石墨/樹狀大分子復(fù)合材料的分子動(dòng)力學(xué)模擬    莫尊理;郭瑞斌;陳紅;孫亞玲;李賀軍;

PETN基PBX結(jié)合能和力學(xué)性能的理論研究    肖繼軍;王艷群;詹煒;朱偉;肖鶴鳴;

應(yīng)用于撓性覆銅板上的HPPE-2/雙酚A型環(huán)氧樹脂固化體系的性能研究    吳海燕;張道洪;

N、N-二羥乙基-3-胺基-2-甲基丙酸甲酯單體的合成及結(jié)構(gòu)的分子模擬    劉艷芝;莫尊理;陳紅;孫亞玲;

介觀分子動(dòng)力學(xué)方法測(cè)定甘草皂苷臨界膠束濃度    王宇光;史新元;喬延江;

低密度SiO_2及其復(fù)合氣凝膠的制備與特性研究    任洪波

原子分子在δ-Pu上的吸附、離解與擴(kuò)散過程研究    魏洪源

PEDOT:PSS薄膜的摻雜改性及其在有機(jī)太陽能電池中的應(yīng)用研究    李蛟

塑料包裝材料中遷移物擴(kuò)散系數(shù)的分子動(dòng)力學(xué)研究    王平利

分子動(dòng)力學(xué)與介觀動(dòng)力學(xué)模擬在聚合物多相體系中的應(yīng)用    董仕晉

新型含硅、磷的脂環(huán)族環(huán)氧樹脂合成及性能研究    劉萬雙

油品減阻劑分散系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的開發(fā)與油品減阻劑的性能拓展    李冰

多種自組裝膜及固體表面選擇性吸附的理論研究    徐振

反膠束和高能體系的實(shí)驗(yàn)、QM和MD研究    于艷春

新型高純微電子封裝材料的研究與開發(fā)    田曉偉

(MCM-41)-La_2O_3納米復(fù)合材料的制備、表征及光學(xué)性質(zhì)研究    趙紫軍

聚合物微器件超聲波聯(lián)接機(jī)理與方法研究    馮余其

鎳/鋁薄膜拉伸的分子動(dòng)力學(xué)研究    鄭德立

納米碳管的鹽水通道行為研究    李燕

港口散糧接收發(fā)放作業(yè)與中轉(zhuǎn)倉容關(guān)系研究    李本軍

PET的電致發(fā)光與光致發(fā)光聯(lián)合測(cè)量及其模擬仿真    倪海芳

鏈狀類及TATB含能分子材料的結(jié)構(gòu)性能研究    許剛

NaCl和Na_2SO_4在超臨界水中溶解度的研究    燕晶

東烏旗煤及不同化學(xué)組分熱解動(dòng)力學(xué)及其揮發(fā)分析出規(guī)律的研究    陳燕

高分子鏈穿孔行為的研究    江紹釧

太陽能電池用高純硅的制法    秦孝保

太陽能異步發(fā)電系統(tǒng)的研究    楊順昌

德國最大太陽能電池廠投產(chǎn)    德興

國家太陽能電池示范工程落戶保定    

太陽能電池在照明燈具上的應(yīng)用(上)    孟昭淵

巧妙利用太陽能的住宅    李有觀;

日本太陽能發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)113萬kW    

6面太陽鏡給50家庭發(fā)電    

太陽能電池陽光普照    袁茵;

采集太陽能(下)——基礎(chǔ)化學(xué)推進(jìn)新型低成本太陽能電池的開發(fā)    高彤;

耦合化學(xué)反應(yīng)的聚合物體系介觀動(dòng)力學(xué)模擬研究    劉鴻;張靜;呂中元;

太陽能電池表面納米微結(jié)構(gòu)研究    李美成;

有機(jī)染料錨數(shù)對(duì)染料敏化太陽能電池性能的影響    尚會(huì)霞;羅艷紅;孟慶波;占肖衛(wèi);

太陽能電池輸出特性的分析及檢測(cè)    張海波;

量子點(diǎn)敏化太陽能電池研究進(jìn)展    劉銘;楊君友;馮雙龍;朱虎;

高效染料鈉晶TiO_2太陽能電池    黃昀昉;吳季懷;林建明;黃妙良;

太陽能電池應(yīng)用    孟昭淵;

富銦與富銅CuInSe_2薄膜的光電性能    王信春;

量子點(diǎn)敏化太陽能電池--新材料的設(shè)計(jì)、制備及器件研究    李冬梅;羅艷紅;孟慶波;

談太陽能路燈原理    胡昊偉;黃敏;

太陽能廠跨洋吸金 幾家歡樂幾家愁    黃女瑛 DigiTimes

太陽能電池級(jí)多晶硅光伏項(xiàng)目落戶益陽    記者　 郭云飛 通訊員　 張世平

涉足太陽能光伏產(chǎn)業(yè)公司一覽    詹鈴

依靠太陽能的家庭    楊先碧

G風(fēng)帆 太陽能電池新貴    天同證券 張銳

PE“新銳”王剛：太陽能行業(yè)的堅(jiān)定支持派    本報(bào)記者 翁海華

行者集團(tuán)利用太陽能獲新突破    記者 張國偉

太陽能電池面臨出口為主的尷尬    無暇

邱第明:中國最早太陽能企業(yè)的跌宕起伏    本報(bào)記者王穎春 采寫

青海首條太陽能電池生產(chǎn)線投產(chǎn)    梁麗英

分子動(dòng)力學(xué)與介觀動(dòng)力學(xué)模擬在聚合物多相體系中的應(yīng)用    董仕晉

微流控芯片中液滴操控的耗散粒子動(dòng)力學(xué)模擬    李振

基于酞菁銅的太陽能電池的研究    劉一婷

反型聚合物太陽能電池的研究    李福民

聚合物太陽能電池中光吸收增強(qiáng)效應(yīng)的研究    李國龍

聚光多結(jié)太陽能電池的設(shè)計(jì)、制備及可靠性研究    宋明輝

反型體異質(zhì)結(jié)聚合物太陽能電池的研究    陶晨

有機(jī)/聚合物太陽能電池：活性層結(jié)構(gòu)、形貌及光伏性能    薛麗麗

受限條件下復(fù)雜流體結(jié)構(gòu)及動(dòng)力學(xué)特征的耗散粒子動(dòng)力學(xué)模擬研究    李慧

知識(shí)流動(dòng)理論框架下的科學(xué)前沿與技術(shù)前沿研究    龐杰

體相異質(zhì)結(jié)太陽能電池形貌的模擬    薛軍威

基于太陽能的嵌入式路燈控制系統(tǒng)的研究與應(yīng)用    劉春

利用不同陰極緩沖層改善有機(jī)小分子Pentacene/C_（60）太陽能電池的性能    劉瑞

用電化學(xué)阻抗譜研究染料敏化太陽能電池的電子傳輸與復(fù)合特性    和川

三芳基咪唑的富勒烯衍生物的合成及其在CdSe量子點(diǎn)太陽能電池的應(yīng)用    趙愛婷

太陽能電池CuInS_2薄膜和ZnS薄膜的制備與性能研究    張興良

CuO薄膜的制備及其光伏特性研究    張春萍

SCNTs和PPDIF應(yīng)用于聚合物太陽能電池中的研究    白靜璐

敏化太陽能電池中染料的合成研究    徐丹

含噻吩和噻唑基元的共軛聚合物的合成和光伏性能研究    國霞