学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

P3HT:PC61BM反式聚合物太阳能电池的制备与性能研究

作　者: 蒋志亮
导　师: 赵斌
学　校: 湘潭大学
专　业: 高分子化学与物理
关键词: 聚合物太阳能电池 反向器件 电子传输层 P3HT PC61BM DH4T
分类号: O631.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 38次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


本论文简要介绍了聚合物太阳能电池的常用材料、器件结构、本体异质结型（BHJ）聚合物太阳能电池（PSCs）的工作原理及发展近况。在本体异质结型聚合物太阳能电池中，界面材料的性质以及载流子迁移率是影响PSCs光电转化效率的重要因素。因此，本论文主要研究了界面层和小分子添加剂对P3HT: PC61BM聚合物太阳能电池反向器件性能的影响。主要研究内容如下：1、采用磁控溅射的方法制备了致密的TiO2薄膜并用于反式聚合物太阳能能电池，并研究了TiO2薄膜的晶化度以及厚度对P3HT: PC61BM聚合物太阳能电池反向器件性能的影响规律。研究结果表明，当TiO2电子传输层的厚度在42nm时，基于未退火处理的TiO2薄膜电子传输层的PSCs的光伏参数为：Jsc=9.11mA.cm-2；Voc=0.63V；FF=0.50；PCE=2.85%。TiO2薄膜经过450℃下退火30min后，其PSCs器件的性能参数为：Jsc=10.02mA.cm-2；Voc=0.66V；FF=0.57；PCE=3.75%。因此，TiO2薄膜的结晶，有利于提高器件的光伏性能。同时我们还研究了TiO2薄膜的厚度对器件性能的影响，研究结果表明，厚度在实验范围内，TiO2对可见光的透过率影响极小，但对紫外光的吸收随着TiO2厚度的增加而增强，故一定厚度的TiO2有利于保护光活性层。当厚度在42nm73nm之间时，器件性能较好。这是因为TiO2太薄时，TiO2薄膜存在一定程度的缺陷，导致电子与空穴复合严重，故器件的并联电阻较小，器件性能降低；而TiO2太厚则使器件的串联电阻增大。2、以DH4T作为P3HT: PC61BM光活性层的添加剂，并研究了DH4T的含量对其反式聚合物太阳能电池器件光电转换性能的影响。初步研究结果表明，在P3HT: PC61BM光活性层中加入一定量的DH4T有利于提高器件性能。当不添加DH4T时，基于P3HT: PC61BM光活性层的反式PSCs的光伏参数为：Jsc=10.00mA.cm-2；Voc=0.66V；FF=0.56；PCE=3.68%。而当在光活性层中加入10%的DH4T时，其反式PSCs器件的光伏参数为：Jsc=10.30mA.cm-2；Voc=0.67V；FF=0.61；PCE=4.22%。DH4T的加入主要提高了器件的填充因子，其短路电流密度增加的比较小，而开路电压基本上保持不变。DH4T的加入，可能提高了光活性层的空穴迁移率，从而提高了器件的填充因子和短路电流密度。开路电压主要决定于给体材料的HOMO能级与受体的LUMO能级，故开路电压基本保持不变。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章 文献综述  9-29
  1.1 研究背景  9
  1.2 聚合物太阳能电池概述  9-23
    1.2.1 聚合物太阳能电池的特点  10-11
    1.2.2 聚合物太阳能电池的工作原理  11-13
    1.2.3 聚合物太阳能电池的性能参数  13-14
    1.2.4 聚合物太阳能电池给体材料  14-18
    1.2.5 聚合物太阳能电池受体材料  18-19
    1.2.6 聚合物太阳能电池的器件结构  19-23
  1.3 界面层材料的作用  23-26
    1.3.1 阳极界面层  23-24
    1.3.2 阴极界面层  24-25
    1.3.3 光学间隔层  25-26
  1.4 反式聚合物太阳能电池的研究  26-28
  1.5 聚合物太阳能电池的发展趋势  28
  1.6 本论文的设计思想与研究内容  28-29
第2章 反应磁控溅射制备的 TiO_2薄膜对光伏器件的性能影响  29-38
  2.1 引言  29-30
  2.2 实验部分  30-31
    2.2.1 仪器和试剂  30
    2.2.2 致密 TiO_2薄膜的制备步骤  30
    2.2.3 活性层溶液的制备  30
    2.2.4 器件的制备  30-31
  2.3 实验结果及分析讨论  31-36
    2.3.1 TiO_2薄膜晶化度对光伏器件性能的影响  31-33
    2.3.2 TiO_2薄膜的厚度对光伏器件性能的影响  33-36
  2.4 本章小结  36-38
第3章 DH4T 掺杂对器件性能影响的研究  38-43
  3.1 引言  38-39
  3.2 实验部分  39
    3.2.1 仪器和试剂  39
    3.2.2 TiO_2阴极界面层的制备  39
  3.3 实验结果与讨论  39-42
  3.4 本章小结  42-43
总结展望  43-44
参考文献  44-51
附录 A 试剂、药品及其纯化方法  51-52
附录 B 仪器及测试条件和方法  52-53
致谢  53-54
攻读硕士学位期间发表论文情况  54

相似论文

  1. 基于N-芳基咔唑窄带隙聚合物的合成与光伏性能,O626.2
  2. 聚合物基功能性材料的制备与性能,TB34
  3. 聚合物太阳能电池的结构设计与性能优化,TM914.4
  4. 利用表面等离子体增强有机太阳能电池性能的研究,TM914.4
  5. 苯并唑类聚合物光伏材料的设计合成与性能研究,O631.3
  6. 基于氧化石墨烯/P3HT有机太阳能电池研究,TM914.4
  7. 提高OLED中载流子注入和传输效率及器件性能的研究,TN383.1
  8. P3HT：PCBM聚合物太阳电池的研究,TM914.4
  9. 用于太阳能电池的窄带隙共轭聚合物的合成与性能研究,O631.3
  10. 含苯并二噻吩及噻吩衍生物的共轭聚合物的合成及光伏性能研究,O631.3
  11. 含三苯胺、噻吩、苯并噻二唑的光伏材料合成及性能研究,O631.3
  12. 含噻吩和噻唑基元的共轭聚合物的合成和光伏性能研究,O631.3
  13. 有机聚合物光伏材料的理论研究,O631.3
  14. 含3，4-乙烯二氧噻吩共轭聚合物与三苯胺基染料的合成及光伏性能研究,O631.3
  15. 有机小分子发光二极管的性能改善,TN312.8
  16. 有机电致发光器件的制作及其发光性能的研究,TN383.1
  17. 聚合物太阳能电池中光吸收增强效应的研究,TM914.4
  18. 窄带隙共轭聚合物的制备与光伏性能研究,O631.3
  19. 具有光活性的电子给体/受体双缆型共轭聚合物的设计、合成和性能研究,O631.3
  20. 绿色有机电致发光器件（OLED）的研究,TN383.1
  21. 含三苯胺、噻吩的有机光伏材料的设计合成及其性质研究,O621.3

中图分类: > 数理科学和化学 > 化学 > 高分子化学（高聚物） > 高分子物理和高分子物理化学 > 高聚物结构理论
© 2012 www.xueweilunwen.com