基于新型光電聚合物的光伏性能研究及器件制備

【摘要】： 隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展,能源危機(jī)和大氣污染問(wèn)題日益嚴(yán)重。利用光伏原理制作的光伏電池作為理想清潔能源受到越來(lái)越多的重視。在這之中,有機(jī)/聚合物光伏電池正得到越來(lái)越多的關(guān)注和研究。與傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)光伏電池相比,有機(jī)/聚合物光伏電池具有大的p共軛體系,寬的p—p~*能帶隙,成本低、質(zhì)量輕等優(yōu)點(diǎn)。但是,仍然存在一些缺點(diǎn),如有機(jī)/聚合物光伏器件的物理機(jī)制、原理尚未成熟,器件效率較低、壽命短、不穩(wěn)定等,因此,有機(jī)光伏電池目前還處在實(shí)驗(yàn)室研究階段。 本論文研究了兩種新型有機(jī)/聚合物聚1,4二(1-氰基)乙烯基撐苯撐,3,7-N-辛基-吩噻嗪撐(PQP)和聚1,4二乙烯基撐苯撐3,7-N-辛基-吩噻嗪撐(PQB)的光伏性能。主要針對(duì)PQB系列光伏器件進(jìn)行研究。研究發(fā)現(xiàn),ITO/PQB/Al和ITO/PQB/CuPc/Al器件在白光LED照射下表現(xiàn)有出光伏響應(yīng),開路電壓分別為0.37V和0.48 V,短路電流分別為0.024 mA/cm~2和0.25 mA/cm~2。開路電壓的提高表明雙層器件中,開路電壓不僅與兩電極功函數(shù)之差有關(guān),還受施主和受主材料能級(jí)結(jié)構(gòu)的影響。短路電流的增加表明了雙層器件中有效的電荷傳輸過(guò)程。通過(guò)比較器件在紫外可見區(qū)域的光電流譜和吸收光譜可知,激子能夠在雙層器件中更有效地解離并傳輸?shù)竭_(dá)兩電極形成光電流。 PQB-CuPc正反結(jié)構(gòu)雙層器件性能比較中,與CuPc/PQB反向結(jié)構(gòu)相比,PQB/CuPc正向結(jié)構(gòu)獲得了更好的曲線形狀。PQB/CuPc正向結(jié)構(gòu)器件的短路電流為0.065 mA/cm~2,填充因子達(dá)到0.3,短路電流和填充因子均高于反向結(jié)構(gòu)。在PQB-Alq_3的正反結(jié)構(gòu)研究中得到了類似的變化趨勢(shì)。此結(jié)果表明,PQB做施主、小分子材料CuPc、Alq_3做受主,是有利于激子解離后載流子的傳輸?shù)?。兩種結(jié)構(gòu)V_(oc)極性相同可能是由于器件內(nèi)部其他界面附近還存在激子分離有關(guān)。不同的短路電流可能是由材料對(duì)電子和空穴的傳輸能力不同導(dǎo)致的。 此外,將PEDOT-PSS和LiF層引入到ITO/PQB/CuPc/Al中分別作為陽(yáng)極和陰極的修飾層。由于PEDOT-PSS的功函數(shù)(5.1 eV)高于ITO的功函數(shù),所以有利于空穴朝ITO的注入和收集,并且可以光滑ITO表面,減小漏電,提高短路電流,使器件的并聯(lián)電阻有所提高;LiF可以在有機(jī)層和Al電極層之間形成一個(gè)與內(nèi)建電勢(shì)同向的偶極層,相當(dāng)于降低了陰極的功函數(shù),提高器件的內(nèi)建電勢(shì)和開路電壓。 最后,實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步測(cè)試了在不同光強(qiáng)下PQB/CuPc系列器件光伏特性參數(shù)的變化情況,初步分析了光強(qiáng)對(duì)器件光伏性能的影響。 【關(guān)鍵詞】：聚1 4二(1-氰基)乙烯基撐苯撐 3 7-N-辛基-吩噻嗪撐 聚1 4二乙烯基撐苯撐3 7-N-辛基-吩噻嗪撐 光伏響應(yīng) 光電流譜 開路電壓 短路電流 填充因子
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號(hào)】：TN29
【目錄】：

• 致謝5-6
• 中文摘要6-8
• ABSTRACT8-12
• 1 引言12-17
• 1.1 有機(jī)/聚合物光伏電池發(fā)展簡(jiǎn)史12-13
• 1.2 研究目的意義13
• 1.3 論文安排13
• 1.4 有機(jī)光伏作用原理與表征13-17
• 1.4.1 有機(jī)光伏作用原理14
• 1.4.2 有機(jī)光伏性能表征14-15
• 1.4.3 有機(jī)光伏電池的等效電路15-17
• 2 有機(jī)/聚合物光伏器件的分類和研究進(jìn)況17-27
• 2.1 有機(jī)聚合物光伏材料17-18
• 2.1.1 共軛聚合物材料17
• 2.1.2 有機(jī)小分子材料17-18
• 2.1.3 可呈液晶相的盤狀分子材料18
• 2.2 有機(jī)/聚合物光伏器件結(jié)構(gòu)18-21
• 2.2.1 單層結(jié)構(gòu)18
• 2.2.2 雙層結(jié)構(gòu)18-19
• 2.2.3 本體異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)19-20
• 2.2.4 有機(jī)無(wú)機(jī)混合結(jié)構(gòu)20-21
• 2.2.5 擴(kuò)散雙層異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)21
• 2.3 影響V_(oc)、I_(sc)、FF的因素21-23
• 2.4 提高器件性能的方法23-26
• 2.4.1 增大光吸收23-24
• 2.4.2 材料微觀結(jié)構(gòu)的改善24
• 2.4.3 器件工藝的改善24-25
• 2.4.4 電極的修飾25-26
• 2.5 小結(jié)與展望26-27
• 3 實(shí)驗(yàn)技術(shù)27-32
• 3.1 實(shí)驗(yàn)材料及設(shè)備27-29
• 3.2 器件制備及測(cè)試手段29-32
• 4 材料性能表征32-37
• 4.1 PQB、PQP、PTCDI-C_(13)、CuPc及Alq_3的光吸收特性32-33
• 4.2 PQP、PQB材料的HOMO/LUMO能級(jí)33-37
• 5 基于新型光電聚合物PQP器件的光伏性能研究37-41
• 5.1 單層PQP器件光伏特性37-38
• 5.2 PQP/PTCDI-C_(13)雙層器件光伏特性38-41
• 6 基于新型光電聚合物PQB器件的光伏性能研究41-50
• 6.1 單層PQB器件光伏特性41-42
• 6.2 PQB/PTCDI-C_(13)雙層器件光伏特性42-44
• 6.3 PQB/CuPc雙層器件光伏特性44-45
• 6.4 PQB單層及PQB/CuPc雙層器件光電流譜研究45-47
• 6.5 PQB-CuPc、PQB-Alg_3正反結(jié)構(gòu)性能比較47-50
• 7 電極修飾層和光強(qiáng)對(duì)器件性能影響的初步探討50-59
• 7.1 電極修飾層對(duì)器件光伏性能的影響50-55
• 7.2 光強(qiáng)對(duì)器件V_(oc)、J_(sc)和FF的影響55-59
• 8 結(jié)論59-60
• 參考文獻(xiàn)60-64
• 作者簡(jiǎn)歷64-66
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集66

您可以在本站搜索以下學(xué)術(shù)論文文獻(xiàn)來(lái)了解更多相關(guān)內(nèi)容