電場誘導(dǎo)聚合物光伏電池的研究

【摘要】：太陽能作為可再生清潔能源，資源豐富，而且可以免費(fèi)使用，正逐步成為近年來國際研究熱點(diǎn)。太陽能電池就是一種直接將太陽能轉(zhuǎn)換成電能的裝置，目前正得到廣泛研究。 聚合物光伏電池是一種非常新穎的太陽能電池，它的優(yōu)點(diǎn)是成本低，可以大面積加工而且柔韌性好，同時(shí)也具有光電轉(zhuǎn)換效率還比較低，壽命短并且性能不夠穩(wěn)定這些缺點(diǎn)。如果可以優(yōu)化其性能，提高能量轉(zhuǎn)換效率，聚合物光伏電池將可以得到大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，這無疑有著巨大的市場前景。 本論文通過在外場作用條件下制備聚合物光伏電池，探究電池光電轉(zhuǎn)換的機(jī)理，包括電荷的產(chǎn)生、傳輸和收集。主要通過施加高電場誘導(dǎo)制備聚合物光伏電池，對聚合物進(jìn)行極化，測量電場極化對載流子遷移率的影響以及用電流-電壓法測試器件的光電性能，從而得到形貌可控的聚合物光伏電池。由此進(jìn)一步研究載流子的傳輸機(jī)理，分析活性層薄膜表面結(jié)構(gòu)形成以及變化的機(jī)理，了解電場誘導(dǎo)對器件特性的影響以及形貌變化對提高器件轉(zhuǎn)換效率的影響。 實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)旋涂時(shí)外加直流高壓電場情況下，薄膜的吸收光譜有增加的趨勢，隨著外加電場的增加，吸收逐漸增強(qiáng)。這說明在外加電場作用下，聚合物薄膜得到極化，共軛聚合物分子重新排列取向，分子排列更加有秩序，更規(guī)則，載流子更有利于鏈內(nèi)傳輸，因此遷移率得到提高。同時(shí)發(fā)現(xiàn)加電場之后器件短路電流增大，開路電壓基本相同，從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)換效率增加。推斷原因主要是因?yàn)殡妶鰧?dǎo)致給體受體聚合物取向準(zhǔn)直，形成了更統(tǒng)一規(guī)則的結(jié)構(gòu)，由此減少了電荷復(fù)合產(chǎn)生的內(nèi)部能量損失，增大了給體受體界面，這樣有助于增加激子分離和電荷產(chǎn)生，同時(shí)陰極和有機(jī)活性層之間的接觸區(qū)域增大，為電荷傳輸提供了更好的導(dǎo)通通道。 【關(guān)鍵詞】：聚合物太陽能電池 形貌 極化 載流子 遷移率
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 緒論8-13
• 1.1 研究背景8
• 1.2 發(fā)展歷程8-11
• 1.3 研究意義及主要研究內(nèi)容11-13
• 2 聚合物太陽能電池的基本原理13-21
• 2.1 轉(zhuǎn)換過程13-14
• 2.2 性能參數(shù)14-15
• 2.3 材料15-18
• 2.4 器件結(jié)構(gòu)18-19
• 2.5 等效電路模型19-20
• 2.6 本章小結(jié)20-21
• 3 聚合物太陽能電池的制備與測量21-24
• 3.1 ITO 玻璃的清洗21
• 3.2 旋涂成膜21-22
• 3.3 蒸鍍金屬電極22
• 3.4 退火22
• 3.5 儀器設(shè)備22-23
• 3.6 測量23
• 3.7 本章小結(jié)23-24
• 4 實(shí)驗(yàn)研究24-39
• 4.1 實(shí)驗(yàn)說明24
• 4.2 退火影響24-27
• 4.3 電場影響27-30
• 4.4 遷移率介紹30-36
• 4.5 介電阻抗譜介紹36-38
• 4.6 本章小結(jié)38-39
• 5 總結(jié)與展望39-41
• 致謝41-42
• 參考文獻(xiàn)42-45

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