三組分活性材料構(gòu)成的有機(jī)異質(zhì)結(jié)光伏電池研究

【摘要】： 有機(jī)聚合物光伏電池以其其質(zhì)量輕,易制備成柔性器件,價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)而引起了廣泛關(guān)注。近年來(lái)在器件的性能方面也取得了很大的改進(jìn),基于本體異質(zhì)結(jié)(BHJ)結(jié)構(gòu)的器件的能量轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)達(dá)到了5-6%。然而通常的BHJ結(jié)構(gòu)中,給體高分子與受體材料之間不能夠從空間上分離開(kāi)來(lái)而使電荷二次聚集程度較高,這導(dǎo)致激子分離效率非常低(10%),而大大影響了器件性能的提高。本文設(shè)計(jì)了具有三組分活性層的BHJ有機(jī)光伏電池,有效的抑制了電荷的二次聚集,大大提高了器件的性能。這種三組分活性層包含給體高分子材料,受體材料,和空穴傳輸材料?？昭▊鬏敳牧暇哂邢鄬?duì)于給體高分子材料較低的電子最高占據(jù)軌道(HOMO)。這三種材料具有相互匹配的能級(jí)和良好的分相結(jié)構(gòu)。其中,給體高分子材料占主要組分,是最主要的基體材料,受體材料和空穴傳輸材料占次要組分。由于這三種材料在熱力學(xué)上的不相容性,它們彼此獨(dú)立成相。受體材料和空穴傳輸材料分散在給體高分子相中,在空間上彼此分隔。這就形成一種有利于電荷傳輸?shù)慕Y(jié)構(gòu)。電子受體材料作為電子的傳輸路徑,而由于空穴傳輸材料具有比給體高分子材料較低的HOMO能級(jí)而作為空穴的傳輸路徑。因此電子和空穴在空間上的傳輸路徑有效的分離開(kāi)來(lái)。這在很大程度上抑制了電荷的二次聚集,從而較好地提高了光伏器件的性能。本文基于PPE/PVK/C_(60),PPE/TPD/C_(60),和PPE/TPD/SWNTs三種三組分活性層制備了三組分BHJ有機(jī)光伏電池,比相對(duì)應(yīng)的基于PPE/ C_(60),PPE/ C_(60),和PPE /SWNTs的雙組分BHJ有機(jī)光伏電池性能提高將近1個(gè)數(shù)量級(jí)。 【關(guān)鍵詞】：聚合物光伏電池 三組分器件 有機(jī)異質(zhì)結(jié)
【學(xué)位授予單位】：天津理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類(lèi)號(hào)】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 緒論9-20
• 1.1 引言9-11
• 1.1.1 無(wú)機(jī)太陽(yáng)能電池9-10
• 1.1.2 染料敏化納米晶太陽(yáng)能電池10
• 1.1.3 有機(jī)小分子太陽(yáng)能電池10-11
• 1.1.4 聚合物太陽(yáng)能電池11
• 1.2 有機(jī)光伏器件的研究現(xiàn)狀、存在的問(wèn)題11-12
• 1.3 有機(jī)光伏器件原理、參數(shù)12-16
• 1.3.1 原理12-13
• 1.3.2 兩類(lèi)重要的光伏器件體系13-15
• 1.3.3 器件結(jié)構(gòu)15-16
• 1.4 主要參數(shù)16-17
• 1.5 我們研究的出發(fā)點(diǎn)17-18
• 1.6 問(wèn)題的提出：三組分有機(jī)光伏電池的設(shè)計(jì)18-20
• 第二章 基于PPE、PVK 和C_(60)的三組分活性層的有機(jī)光伏電池20-31
• 2.1 實(shí)驗(yàn)部分20-21
• 2.1.1 原料與藥品20
• 2.1.2 儀器20
• 2.1.3 測(cè)試20
• 2.1.4 光伏電池的制備20-21
• 2.2 結(jié)果與討論21-30
• 2.2.1 基于PPE/PVK/C_(60)三組分活性層的有機(jī)光伏電池21-24
• 2.2.2 基于PPE/PVK/C_(60)三組分活性層有機(jī)光伏電池的性能24-26
• 2.2.3 基于PPE/PVK/C_(60)三組分活性層有機(jī)光伏電池的電壓分析26-27
• 2.2.4 三組分活性層的微觀形貌27-30
• 2.3 小結(jié)30-31
• 第三章 基于PPE、TPD、和C_(60)的三組分活性層的有機(jī)光伏電池31-40
• 3.1 實(shí)驗(yàn)部分31-32
• 3.1.1 原料與藥品31
• 3.1.2 儀器31
• 3.1.3 光伏電池的制備與測(cè)試31-32
• 3.2 結(jié)果與討論32-39
• 3.2.1 基于PPE/TPD/C_(60)的三組分活性層有機(jī)光伏電池32-34
• 3.2.2 基于PPE/TPD/C_(60)三組分活性層有機(jī)光伏電池的性能34-36
• 3.2.3 基于PPE/TPD/C_(60)三組分活性層有機(jī)光伏電池的電壓分析36-37
• 3.2.4 對(duì)PPE/TPD/ C_(60)三組分活性層的中光電轉(zhuǎn)換過(guò)程37-38
• 3.2.5 本文三組分體系與文獻(xiàn)已報(bào)道的三組分體系的對(duì)比研究38-39
• 3.3 本章小結(jié)39-40
• 第四章 基于PPE、TPD、和SWNTS 的三組分活性層的有機(jī)光伏電池40-49
• 4.1 實(shí)驗(yàn)部分40-42
• 4.1.1 原料與藥品40-41
• 4.1.2 儀器41
• 4.1.3 光伏電池的制備與測(cè)試41-42
• 4.2 結(jié)果與討論42-47
• 4.2.1 基于PPE/TPD/ SWNTs 的三組分活性層有機(jī)光伏電池42-44
• 4.2.2 基于PPE/TPD/SWNTs 三組分活性層有機(jī)光伏電池的性能44-45
• 4.2.3 基于PPE/TPD/ SWNTs 三組分活性層有機(jī)光伏電池的電壓分析45-47
• 4.2.4 對(duì)PPE/TPD/SWNTs 三組分活性層的中光電轉(zhuǎn)換過(guò)程47
• 4.3 本章小結(jié)47-49
• 第五章 全文結(jié)論及展望49-51
• 5.1 全文結(jié)論49-50
• 5.2 本工作的進(jìn)一步展望50-51
• 參考文獻(xiàn)51-54
• 發(fā)表論文和科研情況說(shuō)明54-55
• 致謝55-56

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