有機添加劑對噻吩類聚合物光活化層形貌及光伏性能影響的研究

【摘要】：與傳統(tǒng)的無機太陽能電池相比，聚合物太陽能電池具有易于設(shè)計、成本低、質(zhì)量輕、可大面積加工制造等優(yōu)點，近年來備受關(guān)注。本文主要是圍繞聚合物太陽能電池材料的合成、器件光活化層的吸收光譜及其形貌結(jié)構(gòu)進行了研究。 首先，本文以苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩(BDT)為給體單元，以4,7-二噻吩-2-基-2-1,1,3-苯并噻二唑（DTBT）為受體單元合成了一種新型共軛聚合物PBDTC10DBT。通過對該聚合物性能的初步表征，了解到PBDTC10DBT有很好的電化學(xué)性能。主要表現(xiàn)在聚合物的帶隙較窄約為1.69eV，HOMO能級較深約為-5.20eV。 其次，本文系統(tǒng)的研究了PC_(61)BM不同的組分比不同對器件性能的影響，得出了當(dāng)PBDTC10DBT:PC_(61)BM=1:2時，器件的性能達到最佳。此時，器件的V_(oc)=0.658V，Jsc=4.61mA/cm~2，PCE=1.57%。 最后，本文選用三種有機溶劑（1,8-辛二硫醇、1,8-二碘辛烷、1,8-二溴辛烷）作為添加劑，研究了不同添加劑及同種添加劑不同的添加量對器件光活化層形貌、吸收光譜及器件性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)微量的添加劑能夠提升基于PBDTC10DBT/PC_(61)BM的光伏器件的性能。通過運用原子力顯微鏡（AFM）和掃描電鏡（SEM）我們發(fā)現(xiàn)添加劑能夠改善器件光活化層的形貌，能夠很好地控制相分離，在組分之間形成一種網(wǎng)絡(luò)互傳結(jié)構(gòu)，這將大大地提高器件的短路電流。同時，研究也發(fā)現(xiàn)在三種添加劑中，1,8-二碘辛烷的表現(xiàn)最佳。通過向光活化層中加入3%的1,8-二碘辛烷可以使器件的短路電流由4.61mA/cm2提升至6.02mA/cm~2，器件的光電轉(zhuǎn)換效率由1.57%提升到了2.23%。 通過該課題的研究，對器件的制作工藝方面進行了探索，也為高效光伏器件的形貌控制和微觀相分離提供了借鑒。 【關(guān)鍵詞】：聚合物太陽能電池 添加劑 1 8-二碘辛烷 相分離
【學(xué)位授予單位】：南京郵電大學(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
• 第一章 緒論8-20
• 1.1 引言8-10
• 1.2 有機太陽能電池10-12
• 1.2.1 染料敏化太陽能電池11
• 1.2.2 有機小分子太陽能電池11-12
• 1.3 聚合物太陽能電池的研究進展和研究成果12-18
• 1.3.1 聚合物太陽能電池材料的研究12
• 1.3.2 聚合物太陽能電池器件結(jié)構(gòu)的優(yōu)化12-14
• 1.3.3 聚合物太陽能電池器件的工藝處理14-18
• 1.4 本論文的研究內(nèi)容與實際意義18-20
• 第二章 聚合物太陽能電池的研究20-30
• 2.1 聚合物太陽能電池的基本原理20-22
• 2.2 太陽能電池的等效電路圖22-23
• 2.3 描述聚合物太陽能電池的性能參數(shù)23-24
• 2.4 聚合物太陽能電池的加工技術(shù)24-26
• 2.4.1 圖層和印刷技術(shù)24-26
• 2.4.2 卷對卷技術(shù)26
• 2.5 太陽能電池測試系統(tǒng)26-29
• 2.5.1 太陽能電池I-V測試系統(tǒng)26-27
• 2.5.2 太陽光模擬器及大氣質(zhì)量AM27-29
• 2.6 本章小結(jié)29-30
• 第三章 新型聚合物PBDTC_(10)DBT的制備及表征30-36
• 3.1 引言30
• 3.2 新型聚合物PBDTC_(10)DBT的合成30-33
• 3.3 新型聚合物PBDTC_(10)DBT的性能表征33-35
• 3.3.1 PBDTC_(10)DBT的光吸收性能33-34
• 3.3.2 PBDTC_(10)DBT的電化學(xué)性能34-35
• 3.4 本章小結(jié)35-36
• 第四章 基于PBDTC_(10)DBT/PC_(61)BM聚合物太陽能電池光伏性能的研究36-41
• 4.1 引言36
• 4.2 實驗部分36-38
• 4.2.1 器件的制備36-38
• 4.2.2 器件的表征38
• 4.3 結(jié)果與討論38-40
• 4.4 本章小結(jié)40-41
• 第五章 添加劑對基于PBDTC_(10)DBT:PC_(61)BM光伏器件性能的影響41-54
• 5.1 引言41
• 5.2 實驗部分41-43
• 5.2.1 溶液的配制41-42
• 5.2.2 器件的制作42
• 5.2.3 器件性能的表征42-43
• 5.3 結(jié)果與討論43-53
• 5.3.1 添加劑對光活化層光吸收的影響43-45
• 5.3.2 添加劑對光活化層形貌的影響45-50
• 5.3.3 添加劑對器件性能的影響50-53
• 5.4 本章小結(jié)53-54
• 第六章 總結(jié)與展望54-56
• 參考文獻56-61
• 附錄一 攻讀碩士學(xué)位期間研究成果61-62
• 附錄二 攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研項目62-63
• 致謝63

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