基于三元體系混合物有機太陽能電池的研究

【摘要】： 當(dāng)今世界,能源問題是世界各國經(jīng)濟發(fā)展的首要問題。相對于無機太陽能電池,有機聚合物太陽能電池由于其所具有的輕薄、材料來源廣泛、低成本、可卷曲、可大規(guī)模制備等潛在的優(yōu)點而成為人們近年來關(guān)注的熱點。本論文圍繞有機聚合物體異質(zhì)結(jié)太陽能電池開展研究工作,主要內(nèi)容及結(jié)論如下： 首先是以MEH-PPV、P3HT、PCBM三種有機聚合物作為基礎(chǔ),配制不同質(zhì)量比例的溶液制備器件ITO/PEDOT:PSS/MEH-PPV:P3HT:PCBM/Al。當(dāng)質(zhì)量濃度比按MEH-PPV:P3HT:PCBM=3:3:15(mg/ml)進行混合時,器件的性能較佳,此時其PCE (Power Conversion Efficiency)=0.39%, Jsc=2.89 mA/cm2, Voc=0.60V,FF=22.3%。此時該混合物之間能形成較優(yōu)化的界面,提高了激子的分離效率。而且實驗結(jié)果顯示三種有機聚合物混合后的吸收光譜拓寬,能夠吸收更多的入射光子。 其次在上述研究的基礎(chǔ)上,對所制備的器件進行了不同退火方式的處理。經(jīng)過研究比較,得出鍍鋁電極后的器件在140℃下退火15分鐘,器件的性能最佳,此時PCE=0.69%, Jsc=3.34 mA/cm2, Voc=0.75 V, FF=27.5%。研究發(fā)現(xiàn),此時聚合物之間形成優(yōu)化的界面,形成相互貫穿的網(wǎng)絡(luò)體系,有利于電子和空穴在各自的傳輸層內(nèi)傳輸從而減少復(fù)合,增加電荷到達各自電極的幾率,增加短路電流。 最后研究了LiF插入層和Ag電極對器件性能的影響。由于LiF能夠修飾陰極,減少鋁原子向有機功能層中的滲透,實驗結(jié)果顯示,0.3-0.6 nm的LiF薄層使得器件性能得到進一步的提升。 【關(guān)鍵詞】：三元體系 有機太陽能電池 有機聚合物 體異質(zhì)結(jié)
【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】：2010
【分類號】：TM914.4
【目錄】：

• 致謝5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-10
• 1 前言10-23
• 1.1 引言10-12
• 1.1.1 有機太陽能電池研究進展10-12
• 1.1.2 本論文研究目的12
• 1.2 太陽能電池的分類12-15
• 1.2.1 硅太陽能電池12-13
• 1.2.2 化合物半導(dǎo)體太陽能電池13-14
• 1.2.3 染料敏化納米晶太陽能電池14-15
• 1.2.4 有機半導(dǎo)體太陽能電池15
• 1.3 有機聚合物太陽能電池15-19
• 1.3.1 有機半導(dǎo)體的基本特性15
• 1.3.2 有機太陽能電池中的激子15-16
• 1.3.3 有機太陽能電池工作原理16-18
• 1.3.4 有機太陽能電池的結(jié)構(gòu)18
• 1.3.5 有機太陽能電池的優(yōu)點18-19
• 1.4 太陽能電池的特性19-23
• 1.4.1 開路電壓(V_(OC))20
• 1.4.2 短路電流(I_(SC))20-21
• 1.4.3 外量子效率(IPCE)21
• 1.4.4 填充因子(FF)21-22
• 1.4.5 光電轉(zhuǎn)換效率(PCE)22-23
• 2 MEH-PPV:P3HT:PCBM混合異質(zhì)結(jié)太陽能電池的研究23-34
• 2.1 引言23
• 2.2 吸收光譜的測試與分析23-24
• 2.3 器件的制備24-26
• 2.4 實驗結(jié)果與分析26-32
• 2.5 本章小結(jié)32-34
• 3 退火對有機太陽能電池性能影響的研究34-40
• 3.1 引言34
• 3.2 器件制備34-35
• 3.3 實驗結(jié)果與分析35-38
• 3.3.1 不同退火溫度對器件性能的影響35-37
• 3.3.2 退火方式對器件性能的影響37-38
• 3.4 本章小結(jié)38-40
• 4 LiF修飾層及電極對器件性能的影響40-44
• 4.1 引言40
• 4.2 器件制備40
• 4.3 實驗結(jié)果與分析40-42
• 4.4 本章小結(jié)42-44
• 5 結(jié)論44-45
• 參考文獻45-50
• 作者簡歷50-52
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集52

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