有機(jī)/無機(jī)雜化光伏器件及其電極的修飾

【摘要】：由于能源的消耗,污染的加劇,對于可再生能源的研究是解決能源危機(jī)的有效途徑。目前為止,對于無機(jī)太陽能的研究已經(jīng)取得了一定的成果,其性能穩(wěn)定,效率高,然而造價昂貴,工藝復(fù)雜；目前有機(jī)太陽能的效率雖然不及無機(jī)太陽能電池,然而具有造價低,無污染,能夠大面積生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn),二者各有優(yōu)缺點(diǎn)。如果能夠把有機(jī)和無機(jī)材料的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來,制造有機(jī)/無機(jī)雜化太陽能電池,那么必將成為研究的熱點(diǎn)。本論文主要研究內(nèi)容分為三部分：首先,我們制備了基于C60/CuPc的倒置結(jié)構(gòu)有機(jī)太陽能電池,并在生長電池之前,利用磁控濺射在ITO襯底上濺射一層氧化鎵薄膜,用于修飾ITO襯底,通過生長這層氧化鎵修飾層,制備的器件結(jié)構(gòu)為：ITO/Ga203/BCP/C6o/CuPc/Mo03/Al倒置有機(jī)太陽能電池的能量轉(zhuǎn)換效率提高了,并且短路電流和填充因子都有提高,有效的改善了電池的性能。最后通過優(yōu)化氧化鎵的厚度,使得效率提高了30%。其次,通過研究發(fā)現(xiàn),碘化鉛是一種性能優(yōu)良的電子給體材料,制備了基于PbI2的有機(jī)／無機(jī)雜化太陽能電池,器件結(jié)構(gòu)為：ITO/CuI/PbI2/C6o/Alq3/Al和ITO/CuI/PbI2/PTCDA/Alq3/Al,其中C60和PTCDA在結(jié)構(gòu)中做的都是電子受體材料。之后我們對各層的厚度進(jìn)行了優(yōu)化,最終發(fā)現(xiàn),當(dāng)用C60作為電子受體材料時,器件的開路電壓較高,這是由于C60的LUMO能級較高造成的,而由于C60對光的吸收較少,所以造成了較小的短路電流；當(dāng)用PTCDA作為電子受體材料時,由于它的吸光系數(shù)大,使得器件的短路電流比較高,而開路電壓比較小,是PTCDA的LUMO能級較低造成的,正好和C60結(jié)果相反。最后,對于結(jié)構(gòu)為ITO/CuI/PbI2/C6o/Alq3/Al結(jié)構(gòu)的有機(jī)／無機(jī)雜化太陽能電池,我們進(jìn)行了進(jìn)一步的優(yōu)化。首先通過在PbI2和C60之間引入PbI2:C60混合層來提高激子的解離效率,并且控制它們的速度之比,優(yōu)化出最佳摻雜比例的器件；其次對器件中的碘化鉛進(jìn)行加熱處理,改變碘化鉛薄膜的晶格結(jié)構(gòu),提高空穴的傳輸效率,改變了器件的性能,使得效率提高了大約40%。 【關(guān)鍵詞】：倒置結(jié)構(gòu)有機(jī)太陽能電池 有機(jī)/無機(jī)雜化太陽能電池 光電轉(zhuǎn)換效率 磁控濺射
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 緒論8-15
• 1.1 引言8
• 1.2 有機(jī)和無機(jī)太陽能電池的工作原理及其分類8-11
• 1.2.1 無機(jī)太陽能電池工作原理8
• 1.2.2 有機(jī)太陽能電池工作原理8-10
• 1.2.3 太陽能電池的分類10-11
• 1.3 太陽能電池的基本性能參數(shù)11-14
• 1.4 本論文的主要工作及其研究意義14-15
• 2 制備有機(jī)無機(jī)太陽能電池的實(shí)驗(yàn)材料和實(shí)驗(yàn)設(shè)備15-22
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料15-18
• 2.1.1 無機(jī)材料15-17
• 2.1.2 有機(jī)材料17-18
• 2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備18-21
• 2.2.1 磁控濺射18-19
• 2.2.2 多源有機(jī)氣相蒸發(fā)臺19-21
• 2.3 本章小結(jié)21-22
• 3 氧化鎵修飾倒置結(jié)構(gòu)的有機(jī)太陽能電池22-29
• 3.1 引言22
• 3.2 基于氧化鎵的倒置結(jié)構(gòu)有機(jī)太陽能電池的制備22-24
• 3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論24-28
• 3.3.1 優(yōu)化緩沖層MoO_3厚度提高性能24-26
• 3.3.2 優(yōu)化緩沖層氧化鎵的厚度26-28
• 3.4 本章小結(jié)28-29
• 4 基于PbI_2的有機(jī)/無機(jī)雜化太陽能電池29-41
• 4.1 引言29-30
• 4.2 基于PbI_2的有機(jī)/無機(jī)雜化電池器件的制備30-31
• 4.3 基于結(jié)構(gòu)為PbI_2/C_(60)和PbI_2/PTCDA性能分析31-39
• 4.3.1 CuI作為緩沖層改變PbI_2特性分析31-33
• 4.3.2 基于結(jié)構(gòu)為PbI_2/PTCDA性能分析33-35
• 4.3.3 基于結(jié)構(gòu)為PbI_2/C_(60)性能分析35-37
• 4.3.4 結(jié)構(gòu)為PbI_2/PTCDA和PbI_2/C_(60)的有機(jī)/無機(jī)雜化電池的比較37-39
• 4.4 本章小結(jié)39-41
• 5 基于結(jié)構(gòu)為PbI_2/C_(60)有機(jī)/無機(jī)雜化太陽能電池性能優(yōu)化41-47
• 5.1 引言41
• 5.2 基于PbI_2/C_(60)有機(jī)/無機(jī)雜化太陽能電池的制備41-42
• 5.3 基于PbI_2/C_(60)有機(jī)/無機(jī)雜化太陽能電池優(yōu)化分析42-46
• 5.3.1 引入摻雜層改變雜化電池性能42-44
• 5.3.2 改變PbI_2生長溫度提高器件性能44-46
• 5.4 本章小結(jié)46-47
• 結(jié)論47-48
• 參考文獻(xiàn)48-52
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況52-53
• 致謝53-54

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