基于三元体系混合物有机太阳能电池的研究

摘要

当今世界,能源问题是世界各国经济发展的首要问题。相对于无机太阳能电池,有机聚合物太阳能电池由于其所具有的轻薄、材料来源广泛、低成本、可卷曲、可大规模制备等潜在的优点而成为人们近年来关注的热点。本论文围绕有机聚合物体异质结太阳能电池开展研究工作,主要内容及结论如下:
　　 首先是以MEH-PPV、P3HT、PCBM三种有机聚合物作为基础,配制不同质量比例的溶液制备器件ITO/PEDOT:PSS/MEH-PPV:P3HT:PCBM/A1。当质量浓度比按MEH-PPV:P3HT:PCBM=3:3:15(mg/ml)进行混合时,器件的性能较佳,此时其PCE(Power Conversion Efficiency)=0.39％,Jsc=2.89 mA/cm2,Voc=0.60V,FF=22.3％。此时该混合物之间能形成较优化的界面,提高了激子的分离效率。而且实验结果显示三种有机聚合物混合后的吸收光谱拓宽,能够吸收更多的入射光子。
　　 其次在上述研究的基础上,对所制备的器件进行了不同退火方式的处理。经过研究比较,得出镀铝电极后的器件在140℃下退火15分钟,器件的性能最佳,此时PCE=0.69％,Jsc=3.34mA/cm2,Voc=0.75V,FF=27.5％。研究发现,此时聚合物之间形成优化的界面,形成相互贯穿的网络体系,有利于电子和空穴在各自的传输层内传输从而减少复合,增加电荷到达各自电极的几率,增加短路电流。
　　 最后研究了LiF插入层和Ag电极对器件性能的影响。由于LiF能够修饰阴极,减少铝原子向有机功能层中的渗透,实验结果显示,0.3-0.6nm的LiF薄层使得器件性能得到进一步的提升。

目录

文摘

英文文摘

致谢

1 前言

1.1 引言

1.1.1 有机太阳能电池研究进展

1.1.2 本论文研究目的

1.2 太阳能电池的分类

1.2.1 硅太阳能电池

1.2.2 化合物半导体太阳能电池

1.2.3 染料敏化纳米晶太阳能电池

1.2.4 有机半导体太阳能电池

1.3 有机聚合物太阳能电池

1.3.1 有机半导体的基本特性

1.3.2 有机太阳能电池中的激子

1.3.3 有机太阳能电池工作原理

1.3.4 有机太阳能电池的结构

1.3.5 有机太阳能电池的优点

1.4 太阳能电池的特性

1.4.1 开路电压(Voc)

1.4.2 短路电流(Isc)

1.4.3 外量子效率(IPCE)

1.4.4 填充因子(FF)

1.4.5 光电转换效率(PCE)

2 MEH-PPV:P3HT:PCBM混合异质结太阳能电池的研究

2.1 引言

2.2 吸收光谱的测试与分析

2.3 器件的制备

2.4 实验结果与分析

2.5 本章小结

3 退火对有机太阳能电池性能影响的研究

3.1 引言

3.2 器件制备

3.3 实验结果与分析

3.3.1 不同退火温度对器件性能的影响

3.3.2 退火方式对器件性能的影响

3.4 本章小结

4 LiF修饰层及电极对器件性能的影响

4.1 引言

4.2 器件制备

4.3 实验结果与分析

4.4 本章小结

5 结论

参考文献

作者简历

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