多酸/聚3-己基噻吩光伏器件的組裝及性能

【摘要】：隨著固有化石能源的日益枯竭，如何合理、高效、綠色的利用太陽(yáng)能成為社會(huì)各界關(guān)注的焦點(diǎn)，而能將太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)化為電能的太陽(yáng)能電池更是深受科研界的寵愛。眾所周知，單晶硅太陽(yáng)能電池早已投入生產(chǎn)并使用，但其高成本，體積大等問題，仍制約著它只能在某些特定領(lǐng)域得到發(fā)展和應(yīng)用，這使得新型太陽(yáng)能電池的研究和發(fā)展迫在眉睫。據(jù)此，有機(jī)聚合物太陽(yáng)能電池應(yīng)運(yùn)而生，如今研究最為熱點(diǎn)的要數(shù)以聚3-己基噻吩（P3HT）為主體的太陽(yáng)能電池，因其光電轉(zhuǎn)換效率制約，至今還沒能投入生產(chǎn)。通過電子受體的引入可以有效促進(jìn)激子分離，抑制光激發(fā)電子-空穴的復(fù)合，同時(shí)提高電荷轉(zhuǎn)移性能，從而提高光電轉(zhuǎn)換效率。 多金屬氧酸鹽，簡(jiǎn)稱多酸（POMs），是一種很好的電子接受體，它可以通過捕獲電子來(lái)促進(jìn)光生激子分離，抑制電子-空穴復(fù)合，提高電子轉(zhuǎn)移速率，從而提高太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。本文中制備了一系列P3HT：POMs太陽(yáng)能光伏器件，并對(duì)其光電性能進(jìn)行了測(cè)試研究。 1.通過電化學(xué)沉積的方法將P3HT與H3PW12O40共混沉積到ITO基底上，蒸鍍鋁電極形成太陽(yáng)能光伏器件：ITO/PEDOT/P3HT:PW12/Al，并對(duì)各器件進(jìn)行光電性能測(cè)試，結(jié)果顯示，鎢系列多酸可以作為電子受體與P3HT形成給-受體機(jī)制，形成類異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，有效的提高了太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率，據(jù)此，多酸儼然成為電子受體材料里的又一顆新星。 2.研究發(fā)現(xiàn)多酸不僅可以作為電子受體與P3HT形成類異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，它還是一個(gè)良好的電子傳輸層材料。在ITO/PEDO/P3HT:PCBM/Al中引入H4P2W18O62多酸作為電子傳輸層，制備了結(jié)構(gòu)為ITO/PEDOT/P3HT:PCBM:P2W18/Al的光伏器件，測(cè)試結(jié)果表明P2W18修飾P3HT:PCBM器件光電轉(zhuǎn)換效率增大了3倍，證明P2W18能夠作為電子傳輸層來(lái)優(yōu)化器件的伏打性能，為太陽(yáng)能電池的多角度發(fā)展提供了依據(jù)，同時(shí)也為多酸在太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用拓寬了思路。 3.為研究多酸種類和含量對(duì)太陽(yáng)能電池的影響，制備了含兩種不同種類多酸的光伏器件ITO/PEDOT/P3HT:PCBM:P2W18/Al，ITO/PEDOT/P3HT:PCBM:P2Mo18/Al，并分別對(duì)兩種器件中多酸的濃度進(jìn)行了調(diào)控，光電性能測(cè)試結(jié)果顯示，鉬系多酸不能與P3HT形成很好的能級(jí)匹配關(guān)系，不能提高器件的光電性能，而鎢系多酸能夠與P3HT的能級(jí)匹配，濃度為10-5M的鎢系多酸能起到提高光電轉(zhuǎn)換效率的作用。這進(jìn)一步證明了多酸具有捕獲和傳輸光生電子的作用，在提高光伏電池的轉(zhuǎn)換率方面有很大的應(yīng)用價(jià)值。 【關(guān)鍵詞】：多金屬氧酸鹽(POMs) P3HT PCBM 太陽(yáng)能電池 光電性能
【學(xué)位授予單位】：東北師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章：緒論8-29
• 1.1 前言8-9
• 1.2 太陽(yáng)能電池發(fā)展歷程9-12
• 1.3 太陽(yáng)能電池分類12-17
• 1.3.1 按照電池的結(jié)構(gòu)分類12-14
• 1.3.2 按照電池的組成材料分類14-17
• 1.4 有機(jī)太陽(yáng)能電池工作原理及主要參數(shù)17-19
• 1.4.1 有機(jī)太陽(yáng)能電池工作原理17
• 1.4.2 太陽(yáng)能電池主要參數(shù)17-19
• 1.5 基于 P3HT 材料太陽(yáng)能電池的研究19-20
• 1.5.1 P3HT 材料簡(jiǎn)介19
• 1.5.2 基于 P3HT 太陽(yáng)能電池的光伏機(jī)理19-20
• 1.6 多金屬氧酸鹽概述20-23
• 1.6.1 多金屬氧酸鹽結(jié)構(gòu)與性質(zhì)20-22
• 1.6.2 多金屬氧酸鹽在太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用22-23
• 1.7 選題依據(jù)及目的23-24
• 參考文獻(xiàn)24-29
• 第二章 多酸 PW_(12)與 P3HT 形成類異質(zhì)結(jié)光伏器件的組裝和性能29-41
• 2.1 引言29
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分29-31
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)藥品與試劑29-30
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備30
• 2.2.3 光伏器件的制備30-31
• 2.2.4 光學(xué)器件的表征與測(cè)試31
• 2.3 結(jié)果與討論31-39
• 2.3.1 材料的沉積過程與表征31-34
• 2.3.2 P3HT:PW_(12)電極表面形貌分析34-35
• 2.3.3 P3HT:PW_(12)電極表面光電壓譜圖分析35-36
• 2.3.4 P3HT:PW_(12)光伏器件光電性能測(cè)試與分析36-37
• 2.3.5 P3HT:PW_(12)光伏器件光伏機(jī)理分析37-39
• 2.4 本章小結(jié)39-40
• 參考文獻(xiàn)40-41
• 第三章 P_2W_(18)介入的 P3HT:PCBM 光伏器件組裝和性能41-47
• 3.1 引言41
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分41-43
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)藥品與試劑41-42
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備42
• 3.2.3 光伏器件的制備42
• 3.2.4 光學(xué)器件的表征與測(cè)試42-43
• 3.3 結(jié)果與討論43-45
• 3.3.1 P3HT:PCBM:P_2W_(18)器件時(shí)間-電流曲線（I-T）測(cè)試與分析43-44
• 3.3.2 P3HT:PCBM:P_2W_(18)器件伏安特性曲線（I-V）測(cè)試與分析44
• 3.3.3 P3HT:PCBM:P_2W_(18)器件光伏機(jī)理分析44-45
• 3.4 本章小結(jié)45-46
• 參考文獻(xiàn)46-47
• 第四章 多酸種類和用量對(duì) P3HT:PCBM 光伏器件的影響47-55
• 4.1 引言47
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分47-48
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)藥品與試劑47
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備47
• 4.2.3 光伏器件的制備47-48
• 4.2.4 光學(xué)器件的表征與測(cè)試48
• 4.3 結(jié)果與討論48-52
• 4.3.1 P_2W_(18)及其不同含量對(duì) P3HT:PCBM 器件光電性能影響48-50
• 4.3.2 P_2Mo_(18)及其不同含量對(duì) P3HT:PCBM 器件光電性能影響50-52
• 4.4 本章小結(jié)52-54
• 參考文獻(xiàn)54-55
• 第五章 結(jié)論55-56
• 致謝56-57
• 在學(xué)期間公開發(fā)表論文及著作情況57

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