聚合物有機太陽能電池器件的研究

【摘要】： 當今世界隨著經濟的快速發(fā)展,能源問題越來越引起人們的重視。礦物燃料枯竭引起的能源危機,燃燒礦物燃料引起的溫室效應使得人類的生存環(huán)境面臨重大挑戰(zhàn)。占地球總能量99%以上的太陽能逐漸進入人們的視野,太陽能所具有的分布廣闊獲取方便、對人無害不污染環(huán)境、取之不盡用之不竭的優(yōu)點受到眾多科學家的青睞。本論文則是針對具體基于聚合物有機太陽能電池的研究,主要在兩個方面進行了有益探索: 第一,對于不同結構的有機太陽能電池的比較研究。我們使用了MEH-PPV為給體(空穴傳輸)、C60為受體(電子傳輸)首先制備了分層和體異質結結構的兩種器件,器件結構為ITO / PEDOT:PSS / MEH-PPV/ C60 / Al和ITO / PEDOT:PSS / MEH-PPV:C60 / Al。之后又制備了結構為ITO /PEDOT:PSS / MEH-PPV:C60 / C60 / Al的第三個器件。我們比較了這三種器件的光伏性質,發(fā)現(xiàn)器件3的短路電流密度(JSC)比器件1和器件2的分別增加了300%和150%,開路電壓(VOC)分別增加了100%和20%。這主要是由于C60層增加了電子由受體傳輸?shù)截撾姌O的通道并增大了給體受體界面面積。另一原因是這一C60層一定程度地阻擋了空穴從有機物向陰極的傳輸。因此這一結構上的改進有效地改善了電池的性能。 第二,基于對前面工作的進一步深入,探討了對于有機太陽能電池的陽極修飾的比較研究,得到了令人興奮的結果。在這一部分共制備了四種不同結構的有機太陽能電池器件。其器件結構是,器件1:ITO / LiF / PEDOT:PSS / MEH-PPV / C60 / Al、器件2:ITO / PEDOT:PSS / MEH-PPV / C60 / Al、器件3:ITO / LiF / PEDOT:PSS / MEH-PPV :C60 / C60 / Al和器件4:ITO / PEDOT:PSS / MEH-PPV:C60 / C60 / Al。之后我們測量了它們的電流-電壓特性,結果顯示出在ITO和PEDOT:PSS之間插入一薄層LiF使得器件性能得到較大提高。其器件1的JSC和FF比器件2的提高了74%和31%;器件3的JSC比器件4的提高了約40%。這主要是由于LiF層在ITO和PEDOT:PSS之間形成了良好的界面特性,并且本文作者推測LiF層可能有效地抑制 【關鍵詞】：有機太陽能電池 體異質結 陽極修飾 結構優(yōu)化
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2007
【分類號】：TM914.4
【目錄】：

• 中文摘要5-7
• ABSTRACT7-8
• 前言8-13
• 1 有機太陽能電池綜述13-23
• 1.1 引言13
• 1.2 有機太陽能電池的國內外研究進展13-14
• 1.3 有機太陽能電池工作原理及其等效電路簡述14-16
• 1.4 有機太陽能電池材料簡述16-19
• 1.4.1 小分子材料16-17
• 1.4.2 聚合物材料17-18
• 1.4.3 電極材料18-19
• 1.5 太陽能電池的幾個重要特性19-23
• 1.5.1 太陽能電池的光譜響應特性19-20
• 1.5.2 太陽能電池的伏安特性曲線20-23
• 2 聚合物/C_(60)異質結有機太陽能電池的研究23-32
• 2.1 引言23-25
• 2.2 器件制備25-26
• 2.3 實驗結果與討論26-30
• 2.3.1 對器件中薄膜材料的光吸收率的測量與分析27-28
• 2.3.2 在光照下對器件I-V特性的測量與分析28-29
• 2.3.3 對器件光譜響應的測量與分析29-30
• 2.4 本章結論30-32
• 3 陽極修飾方法提高有機太陽能電池性能的研究32-41
• 3.1 引言32
• 3.2 器件制備32-33
• 3.3 實驗結果與討論33-40
• 3.3.1 在光照下對器件I-V特性的測量與分析35-38
• 3.3.2 對器件中薄膜材料的光吸收率的測量與分析38-39
• 3.3.3 對器件光譜響應的測量與分析39-40
• 3.4 本章結論40-41
• 4 結論41-42
• 參考文獻42-47
• 作者簡歷47-48

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