有機太陽能電池的數(shù)值研究

【摘要】： 近年來,有機太陽能電池的研究已經(jīng)成為一個熱點,并取得長足的進展,逐漸應(yīng)用在現(xiàn)實生活中,但進一步開發(fā)穩(wěn)定性好、轉(zhuǎn)換效率高、壽命長,成本低的有機太陽能電池是現(xiàn)階段以及今后研究工作的主要目標(biāo)。相比實驗研究取得的巨大成就,人們對有機太陽能電池工作的物理機理的掌握尚顯不足,這嚴(yán)重制約了有機太陽能性能的提高。由于有機太陽能電池內(nèi)部工作機理不同于無機太陽能電池,所以建立一套適用于有機太陽能電池工作機制理論模型非常的重要。基于此,本論文作了如下工作: 1.簡單有機太陽能電池即在電極/有機層/電極,雖然其轉(zhuǎn)化效率低,現(xiàn)階段對其研究較少。但是其能較好的描述出有機太陽能電池的基本工作原理,其他結(jié)構(gòu)都是在這個結(jié)構(gòu)上拓展而來的。把Koster等人的模型擴展應(yīng)用于一般的單層機太陽能電池上,考慮了遷移率隨電場和溫度的變化。通過計算和分析,可以看出電子和空穴遷移率單獨的增強能提高短路電流,但會對開路電壓有輕微影響,保證電子遷移率和空穴遷移率相等并同步增大它們則會保持一個穩(wěn)定的開路電壓。同時也發(fā)現(xiàn)改變激子的產(chǎn)生率,激子,禁帶寬度,和電子空穴距離都對性能有較大的影響。 2.體異質(zhì)結(jié)電池主要是由兩種給體材料和受體材料按一定的比例混合而成,他能提高激子的分離率從而極大的提高了器件的光能轉(zhuǎn)換效率。在使用Onsager提出的成對復(fù)合理論基礎(chǔ)上對建立了數(shù)值模型。通過與實驗結(jié)果相對照,證明了模型的正確性,。通過計算和分析,可以看出提高有效電壓可以提升分離率和復(fù)合率,從而使光電流增大。但當(dāng)有效電壓提升到一定程度,分離率接近1,復(fù)合率降低0.1以下,繼續(xù)增加有效電壓,光電流增加較少。隨著有效電壓的升高,光電流密度逐漸增大,同時不同溫度引起的光電流差異逐漸減小。 3.平面異質(zhì)結(jié)電池主要是由給體材料層和受體材料受體按疊放而成,這種結(jié)構(gòu)可以很好的降低載流子的復(fù)合率,提高光能轉(zhuǎn)換效率,但同時由于兩種材料的接觸面較小,很大程度上的降低了光生載流子的速率從而降低了光電流的大小。這里我們結(jié)合有機平面異質(zhì)結(jié)的光敏層的特殊性,并結(jié)合Scott和Maliliantons的電子熱發(fā)射理論開發(fā)了一種可以用來描述有機平面異質(zhì)結(jié)光電器件特性的模型。通過計算和分析,我們可以看出載流子復(fù)合成激子的時間越長,器件中的載流子密度越大,反之則越小。同時,直到到達一個很高的光強密度之前,量子效率是保持不變,而當(dāng)光強較強是量子效率急劇下降。 【關(guān)鍵詞】：有機太陽能電池 數(shù)值研究 體異質(zhì)結(jié) 平面異質(zhì)結(jié)
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-8
• 目錄8-10
• 緒論10-14
• 一、有機太陽能產(chǎn)生背景及歷史10-11
• 二、有機太陽能電池工作的原理11-13
• 三、論文的選題和意義13-14
• 第1章 有機太陽能電池的材料、結(jié)構(gòu)及特征參數(shù)14-25
• 1.1 有機太陽能電池常用材料14-16
• 1.2 有機太陽能電池的基本結(jié)構(gòu)16-19
• 1.2.1 單層結(jié)構(gòu)17
• 1.2.2 異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)17-18
• 1.2.3 混合異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)18-19
• 1.2.4 染料敏化太陽能電池19
• 1.3 有機太陽能電池基礎(chǔ)表征19-23
• 1.4 激子和載流子的行為23-25
• 1.4.1 激子產(chǎn)生機制23-24
• 1.4.2 有機材料中的電荷的傳輸24-25
• 第2章 單層有機太陽能電池25-37
• 2.1 單層有機太陽能電池介紹25-26
• 2.2 理論和數(shù)值模型26-27
• 2.3 結(jié)果與討論27-35
• 2.3.1 電流密度-電壓特性曲線27-29
• 2.3.2 遷移率對器件性能的影響29-33
• 2.3.3 激子產(chǎn)生率、能隙和電子-空穴對距離33-35
• 2.4 本章小結(jié)35-37
• 第3章 有機體異質(zhì)結(jié)太陽能電池37-55
• 3.1 體異質(zhì)結(jié)介紹37-38
• 3.2 理論與模型38-41
• 3.3 模擬方法41-43
• 3.3.1 迭代法方案42
• 3.3.2 離散化42-43
• 3.4 結(jié)果與討論43-50
• 3.4.1 與實驗結(jié)果相比較43-45
• 3.4.2 短路時的器件45-47
• 3.4.3 開路時的器件47-48
• 3.4.4 有效電壓對器件的影響48-49
• 3.4.5 溫度對光電流的影響49-50
• 3.5 其它模型50-54
• 3.6 本章小結(jié)54-55
• 第4章 有機平面異質(zhì)結(jié)太陽能電池55-70
• 4.1 理論與模型55-59
• 4.2 結(jié)果和討論59-66
• 4.2.1 與實驗結(jié)果相比較59-61
• 4.2.2 載流子復(fù)合為激子壽命τ_(rec)對器件性能的影響61-64
• 4.2.3 激子產(chǎn)生率對量子器件量子效率的影響64-66
• 4.3 其它模型66-69
• 4.4 本章小結(jié)69-70
• 第5章 總結(jié)和展望70-73
• 5.1 總結(jié)70-71
• 5.2 不足之處和以后工作展望71-73
• 參考文獻73-76
• 附錄一 有機體異質(zhì)結(jié)模型源程序(SG framework語言編寫)76-82
• 附錄二 研究生學(xué)期期間所發(fā)表的論文82-83
• 致謝83

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

聚合物太陽能電池光電性能參數(shù)優(yōu)化研究    黃秋炎

Pentacene/C_(60)異質(zhì)結(jié)有機小分子太陽能電池制備及特性研究    鄭文峰

方酸的合成進展    車慶林,彭孝軍

三明治型稀土金屬卟啉絡(luò)合物的研究進展    姜建壯，李冊

新型C_(60)衍生物的合成及其太陽能電池性能    鄭立平,周清梅,王飛,鄧先宇,俞剛,曹鏞,寧濱,郭志新

份菁／鋁肖特基勢壘光生伏特的溫度效應(yīng)    黃頌羽，張亞娣

給體-受體型有機太陽電池光敏層的優(yōu)化設(shè)計    任駒;鄭建邦;趙建林;

有機染料敏化TiO_2納米薄膜太陽能電池研究進展    鄭敏;陳一勝;

正交法優(yōu)化電沉積CuInSe_2薄膜條件的研究    徐玲;劉昌齡;吳世彪;童彬;陳少華;徐立紅;

新型席夫堿配合物的合成和雙光子性質(zhì)研究    吳杰穎,張居舟,施鵬飛,周虹屏

太陽電池及其發(fā)展方向    呂建;殷洪亮;

淺析太陽電池并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)    殷洪亮;呂建;

淺談風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用    呂建;殷洪亮;

鋰離子電池正極材料鈷酸鋰近期研制進展    閆時建,田文懷,其魯

有機太陽能電池研究近況    趙文甲;司晶星;

弱光非晶硅太陽電池的研制    呂寶堂,鄭君,鄒邦濤,王霞,賈兆濱

薄膜太陽電池的最新進展    王育偉;劉小峰;陳婷婷;姜春萍;王瑞林;

硬脂酸單層LB膜上化學(xué)沉積銀膜的研究    劉恒權(quán);姚素微;班春梅;余碧濤;張衛(wèi)國;王宏智;

Cu_xIn_yGa_zO_n納米粉體的共沉淀法制備與表征    鄭春滿;肖靜;韋永滔;郭宇杰;謝凱;

由離子化水凝膠纖維構(gòu)筑的人工肌肉模型    毛立江;胡元潔;樸銀實;樸東旭;

Y_2O_3對LaMg_(12)型儲氫合金電化學(xué)性能的影響    王敬;馬興泰;張莉;吳鋒;

聚變堆低活化馬氏體鋼的發(fā)展    黃群英;郁金南;萬發(fā)榮;李建剛;吳宜燦;

環(huán)境友好材料的研究進展    李愛菊;陳紅雨;

樹枝狀8-羥基喹啉鋅的合成和熒光性能研究    管建軍;強西懷;馬茶;申亮;

高分子納米LB膜的制備及其光刻性能研究    曾國良;李鐵生;許文儉;張素華;王筠;趙娜;吳養(yǎng)潔;

V_3TiNi_(0．56)Cr_x(x=0．1，0．3)貯氫合金耐堿液腐蝕性能研究    劉守平;田衛(wèi)國;劉仁龍;劉小軍;劉志紅;

染料敏化太陽電池光陽極薄膜的研究進展    郭曉偉;陳改榮;王輝;苗超林;苗郁;曹志民;

布里淵光纖陀螺有源腔關(guān)鍵技術(shù)研究    張勇

高精度光纖陀螺建模及信號處理技術(shù)研究    陳世同

復(fù)合納米薄膜制備及其摩擦學(xué)行為研究    程廣貴

光折變表面波及其在表面等離子體激元長程傳播中的應(yīng)用    邵偉偉

窄帶隙共軛聚合物的制備與光伏性能研究    鄧丹

全景環(huán)帶凝視成像光學(xué)系統(tǒng)的研究與應(yīng)用    牛爽

Ti-V-Fe系儲氫合金的微觀結(jié)構(gòu)及儲氫性能研究    杭州明

鋰電池電極材料的磁性及電化學(xué)性質(zhì)研究    陳紅

基于DPV的藍色和白色有機發(fā)光器件及其效率滾降研究    張?zhí)扈?/span>

二維紡錘形生色團分子的合成與光學(xué)材料的制備    張曉龍

鋰離子電池正極材料磷酸錳鋰合成方法的研究    秦明

雜環(huán)聚合物的合成與光電性能研究    陳鑫

兩種含聯(lián)吡啶配體單體的合成及其聚合反應(yīng)嘗試    杜昆鵬

側(cè)基橫掛偶極單元的液晶聚對苯撐乙炔的合成及性質(zhì)表征    王方文

兩種生物可降解復(fù)合材料的制備及其結(jié)構(gòu)性能研究    樊宏鑫

多普勒全光纖速度傳感器的關(guān)鍵技術(shù)研究    陽光輝

樹脂炭包覆微晶石墨作鋰離子電池負(fù)極材料研究    徐樂

非共軛D-A和A-D-A型吡啶甲酸衍生物及其環(huán)金屬配合物的合成與性能研究    梁愛輝

含8-羥基喹啉的聚合金屬配合物的合成及其光伏性能    肖麗芬

聚合物光伏器件和染料敏化太陽能電池柔性對電極的制備與研究    黃輝

Renewable Energies, Present & Future    X. S. Cai

Alq_3作為激子阻擋層對有機太陽能電池的影響    鐘建;劉峰;高卓;黃秋炎;于軍勝;蔣亞東;

Bphen作為緩沖層對有機太陽能電池的光電性能影響    黃秋炎;鐘建;劉峰;高卓;于軍勝;蔣亞東;

Polaron-pair-dependent equivalent circuit parameters of organic solar cells based on CuPc and C_(60)    

有機光伏電池物理性能的模擬    封偉;高中擴;

有機太陽能電池材料研究新進展    張?zhí)旎?樸玲鈺;趙謖玲;徐征;楊磊;劉祥志;鞠思婷;

硅薄膜太陽能電池研究的進展    鐘迪生

有機自旋小分子半導(dǎo)體材料與器件制備及特性研究    林亮

有機小分子太陽能電池的界面研究    宋群梁

聚合物太陽能電池機理及實驗研究    李衛(wèi)民

“La_（0.67）Ca_（0.33）MnO_3/Alq_3/Co”三明治結(jié)構(gòu)有機自旋閥器件    劉甜甜

有機聚合物光伏電池的制備及器件物理性能的模擬    高中擴

有機半導(dǎo)體材料電學(xué)性質(zhì)及載流子濃度的計算和分析    常釗

柔性襯底非晶硅薄膜太陽電池的研究    陳宇

磁控濺射法制備ITO薄膜的結(jié)構(gòu)及光電性能研究    汪鋼

方酸的制備方法    李聚才;肖森;袁德其;陳益釗;羅美明;

稀土卟啉絡(luò)合物    劉國發(fā);

有機PIN型太陽能電池的數(shù)值模擬    王明聰;石莎;杜驚雷;

超薄柔性太陽能電池    于夫;

加拿大國家研究理事會研究開發(fā)有機太陽能電池    

加拿大國家研究理事會研究開發(fā)有機太陽能電池    

有機太陽能電池效率提高至6.5%    

有機體異質(zhì)結(jié)太陽能電池的數(shù)值分析    邢宏偉;彭應(yīng)全;楊青森;馬朝柱;汪潤生;李訓(xùn)栓;

有機太陽能電池技術(shù)及市場展望    莊陶鈞;劉亞東;

體異質(zhì)結(jié)有機太陽能電池性能提高的研究    蘇夢蟾;衣立新;汪洋;時玉萌;梁春軍;

有機太陽能電池理論轉(zhuǎn)換效率接近100%    葉子;

綜研化學(xué)和神戶大學(xué)開發(fā)出p型半導(dǎo)體P3HT的新合成法,可用于有機太陽能電池    鄭冬冬;

多尺度渦旋自組織影響0604號臺風(fēng)強降水的數(shù)值研究    滕代高;高蕓;郝世峰;

水下航行體升降桅桿水動力流場的數(shù)值研究    鄭立捷;胡剛義;許建;邱磊;彭婭玲;

基于力場模擬的槳船相互影響的數(shù)值研究    姚志崇;張志榮;曾志波;

圓環(huán)浮射流速度溫度分布規(guī)律的數(shù)值研究    譚良才;張旭;

傾斜來流下表面式蒸發(fā)器性能數(shù)值研究    陳楠;徐烈;申江;

黃、東海環(huán)流的數(shù)值研究    雷坤;孫文心;

南海海流對風(fēng)場響應(yīng)的數(shù)值研究    黃克;付強;張銘;

97年1月事件行星際磁場南向分量的數(shù)值研究    石勇;魏奉思;馮學(xué)尚;

燃料空氣炸藥引爆機理的數(shù)值研究(摘要)    田宙;郝保田;

雙燃燒室沖壓發(fā)動機燃燒室數(shù)值研究    于江飛;晏至輝;劉衛(wèi)東;

美評估有機太陽能電池對環(huán)境的影響    記者 毛黎

美國研發(fā)可拉伸有機太陽能電池    蔡佳

德支持企業(yè)開發(fā)有機太陽能電池    記者 顧鋼

有機太陽能電池既可自組裝又能自我修復(fù)    劉霞

疊層型有機太陽能電池接近商用    記者 邰舉

觸摸未來電子生活    張德強 高裕弟 劉嵩

光能轉(zhuǎn)換為電能的光電塑料技術(shù)    

2007年世界科技發(fā)展回顧(七)    本版編輯張浩 鄭曉春 鄧國慶 毛黎 何屹 顧鋼 何永晉

已在發(fā)電效率上取得重要進展    記者 馮海波 通訊員 龔華萍

世界各國加快太陽能應(yīng)用    劉林森

有機太陽能電池電學(xué)模型與數(shù)值研究    馬朝柱

有機太陽能電池中的光物理過程研究    陳向東

基于聚合物的有機太陽能電池的研制與表征    喬芬

臺風(fēng)環(huán)流區(qū)域渦量傳播特征及Winnie臺風(fēng)登陸路徑的數(shù)值研究    任健

浮力存在下的層流及湍流流動與傳熱的數(shù)值研究    余徽

有機聚合物體異質(zhì)結(jié)太陽能電池：分子結(jié)構(gòu)，表面形貌與新型器件結(jié)構(gòu)    周印華

燃氣透平導(dǎo)葉氣熱耦合實驗與數(shù)值研究    張超

電沉積制備聚噻吩有序微結(jié)構(gòu)及有機太陽能電池    于偉利

有機光伏二極管的光電子性能研究    張光

靜止淺水環(huán)境中浮力射流穩(wěn)定性與混合特性研究    曾玉紅

有機太陽能電池的數(shù)值研究    邢宏偉

基于三元體系混合物有機太陽能電池的研究    范學(xué)東

苯并三噻吩類有機半導(dǎo)體材料的合成與性質(zhì)研究    俞迪

聚合物有機太陽能電池器件的研究    蘇夢蟾

兩相脈沖爆震發(fā)動機模型機試驗與數(shù)值研究    王治武

離心泵內(nèi)部三維復(fù)雜流場的數(shù)值研究    鄒濤

帶前置誘導(dǎo)輪的復(fù)合葉輪型離心泵數(shù)值研究    羅芳

帶肋表面氣體噴吹冷卻的數(shù)值研究    賈麗娟

銀納米顆粒表面等離子體增強有機太陽能電池研究    周子游

利用納米材料的光學(xué)特性提高有機太陽能電池效率的研究    喬琳芳