利用界面修飾提高聚合物太陽能電池性能的探索

【摘要】：摘要：合適的器件結(jié)構(gòu)設(shè)計對有機(jī)太陽能電池性能的提高有著很大作用。本論文運(yùn)用真空鍍膜技術(shù)和旋涂制膜技術(shù),制作了以傳統(tǒng)的poly(3-hexylthiophene) (P3HT):[6,6]-phenyl C61 butyric acid methyl ester (PCBM)為活性層的有機(jī)太陽能電池器件,利用有機(jī)小分子材料Liq對器件的陰極進(jìn)行修飾和酞菁類材料CuPc和AlPcCl對器件的陽極、陰極進(jìn)行界面修飾,研究了器件的電流-電壓特性及其性能改變機(jī)理,并得出以下結(jié)果： 1.Liq薄層修飾Al陰極較大地提高了器件的開路電壓,同時提高了器件的填充因子和能量轉(zhuǎn)換效率。分析認(rèn)為,將Liq薄層引入P3HT:PCBM/Al界面,Liq與A1發(fā)生化學(xué)反應(yīng),在Liq與P3HT:PCBM之間產(chǎn)生偶極層,Al電極與活性層界面接近歐姆接觸,提高電子導(dǎo)出,從而提高了器件效率。 2.將CuPc薄層引入器件對電極進(jìn)行修飾,器件效率有所提高。分析表明,CuPc薄層引入陽極,降低了器件的串聯(lián)電阻,提高了并聯(lián)電阻,降低了界面勢壘,有利于空穴傳輸,從而提高了器件效率；CuPc薄層引入陰極,使得陰極與活性層的接觸電阻減小,提高了器件的填充因子,從而提高器件性能。 3.引入AlPcCl薄層修飾器件陽極,器件性能明顯下降。分析認(rèn)為,AlPcCl的HOMO能級過低,再加上載流子在AlPcCl中的擴(kuò)散長度較短,阻礙了空穴向陽極的傳輸,從而影響了器件的效率。引入AlPcCl修飾陰極時,器件的短路電流和效率有所提高。分析認(rèn)為,AlPcCl薄層使器件在長波段的吸收有所增加,從而提高了器件的性能。 【關(guān)鍵詞】：有機(jī)太陽能電池 電極修飾 聚合物 Liq CuPc AlPcC1
【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】：2011
【分類號】：TM914.4
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-8
• 序8-11
• 1 引言11-12
• 2 有機(jī)太陽能電池的研究背景12-27
• 2.1 有機(jī)太陽能電池的產(chǎn)業(yè)發(fā)展12-13
• 2.2 有機(jī)太陽能電池的結(jié)構(gòu)及基本工作原理13-17
• 2.2.1 單層結(jié)構(gòu)13
• 2.2.2 雙層結(jié)構(gòu)13-14
• 2.2.3 體異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)14-15
• 2.2.4 聚合物太陽能電池的工作原理15-17
• 2.3 有機(jī)太陽能電池材料17-20
• 2.3.1 有機(jī)小分子材料17-19
• 2.3.2 聚合物材料19-20
• 2.3.3 電極材料20
• 2.4 有機(jī)太陽能電池性能主要參數(shù)及測定方法20-23
• 2.4.1 有機(jī)太陽能電池的主要參數(shù)20-22
• 2.4.2 有機(jī)太陽能電池性能的測量方法22-23
• 2.5 有機(jī)聚合物太陽能電池的制備23-25
• 2.5.1 ITO玻璃的清洗和處理23-24
• 2.5.2 有機(jī)功能層的制備24-25
• 2.6 本論文的研究工作25-27
• 3 有機(jī)小分子Liq薄層對聚合物體異質(zhì)結(jié)器件光伏特性的影響27-33
• 3.1 引言27
• 3.2 器件的結(jié)構(gòu)與制備27-28
• 3.3 結(jié)果與討論28-32
• 3.4 本章小結(jié)32-33
• 4 酞菁類小分子薄層對聚合物體異質(zhì)結(jié)器件光伏特性的影響33-52
• 4.1 引言33
• 4.2 CuPc對器件光伏特性的影響33-42
• 4.2.1 器件結(jié)構(gòu)與制備33-34
• 4.2.2 結(jié)果與討論34-42
• 4.3 AlPcCl對器件光伏特性的影響42-50
• 4.3.1 器件結(jié)構(gòu)與制備42-43
• 4.3.2 結(jié)果與討論43-49
• 4.3.3 AlPcCl和CuPc作為電極修飾層的比較49-50
• 4.4 本章小結(jié)50-52
• 5 結(jié)論52-53
• 參考文獻(xiàn)53-56
• 作者簡歷56-58
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集58

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