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有机聚合物太阳能电池活性层的结构及其性能研究

作　者: 吴伟才
导　师: 田文晶
学　校: 吉林大学
专　业: 物理化学
关键词: 有机聚合物太阳能电池 体异质结 相分离
分类号: TM914.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要


以聚合物MEH-PPV与小分子EP-PTC掺杂体系为研究对象,利用AFM系统地研究了MEH-PPV: EP-PTC复合膜的预处理和后处理对复合膜相结构的影响。结果表明,芳香性溶剂有利于MEH- PPV与EP-PTC的溶解,MEH-PPV与EP-PTC两相之间形成纳米尺寸的相分离;随着EP-PTC在掺杂体系中的含量和掺杂体系溶液浓度的增加,EP-PTC聚集体尺寸逐渐增大;随着复合膜的退火温度的升高,聚合物链间的相互作用增强,EP-PTC结晶性提高。以MEH-PPV: EP-PTC复合膜为活性层,制备了基于不同溶剂和掺杂比的有机聚合物太阳能电池,研究了复合膜的形貌对基于MEH-PPV: EP-PTC复合膜的有机聚合物太阳能电池性能的影响。研究表明,基于芳香性溶剂的太阳能电池的性能较好,其中基于氯苯的太阳能电池的能量转换效率最高为0.0621%,较基于四氢呋喃的太阳能电池提高了20倍;当MEH-PPV与EP-PTC掺杂比为1:3时,太阳能电池的能量转换效率最高为0.072% ,较掺杂比1:1的太阳能电池提高了14倍。为了提高体异质结太阳能电池的性能,我们设计并制备了给体MEH-PPV与受体PCBM界面层相互渗透的互渗式结构的有机聚合物太阳能电池。结果表明,互渗式太阳能电池由于具有互渗式的给受体接触界面,有利于光生激子的有效分离;同时在活性层与对应电极接触界面又是给受体各自界面层,有利于载流子的有效传输和收集。在光强为100mW/cm2的白光照射下,互渗式太阳能电池的能量转换效率达2.68%,比基于MEH-PPV/PCBM双层异质结电池提高了13倍;比基于掺杂比为1:1的MEH-PPV: PCBM体异质结电池提高了3.4倍,比最佳掺杂比为1: 4的体异质结电池提高了2倍。

全文目录


提要  4-8
第一章 绪论  8-27
  第一节 引言  8-9
  第二节 有机聚合物太阳能电池的基本原理  9-13
    1.2.1 有机聚合物太阳能电池的基本原理  9-11
    1.2.2 衡量有机聚合物太阳能电池的光电转换效率的基本参数  11-13
  第三节 有机聚合物太阳能电池的结构  13-17
    1.3.1 双层结构  14-15
    1.3.2 体异质结结构  15-16
    1.3.3 层压式结构  16-17
  第四节 有机聚合物太阳能电池活性层的形貌  17-25
    1.4.1 溶剂对活性层形貌的影响  17-20
    1.4.2 组分的掺杂比对活性层形貌的影响  20-22
    1.4.3 溶液浓度对活性层形貌的影响  22
    1.4.4 退火处理对活性层形貌的影响  22-25
  第五节 本论文的设计思想  25-27
第二章 MEH-PPV: EP-PTC 复合膜的形貌及其性能研究  27-44
  第一节 引言  27-28
  第二节 实验部分  28-30
    2.2.1 原料与试剂  28
    2.2.2 仪器与设备  28-29
    2.2.3 器件结构  29
    2.2.4 器件的制备  29-30
  第三节 MEH-PPV:EP-PTC 复合膜的形貌及其性能  30-43
    2.3.1 溶剂对复合膜的形貌及其性能的影响  30-37
    2.3.2 组分的掺杂比对复合膜的形貌及其性能的影响  37-41
    2.3.3 溶液浓度对复合膜形貌的影响  41
    2.3.4 退火处理对复合膜形貌的影响  41-43
  第四节 小结  43-44
第三章 互渗式太阳能电池的结构及性能研究  44-57
  第一节 引言  44-46
  第二节 实验部分  46-49
    3.2.1 原料与试剂  46-47
    3.2.2 仪器与设备  47
    3.2.3 互渗式太阳能电池的制备  47-49
  第三节 互渗式太阳能电池的结构及性能  49-56
    3.3.1 互渗式太阳能电池的结构表征  49-52
    3.3.2 互渗式太阳能电池的性能  52-54
    3.3.3 互渗式太阳能电池与传统结构太阳能电池的性能对比  54-56
  第四节 小结  56-57
第四章 结论  57-59
参考文献  59-63
攻读硕士学位期间发表的论文  63-65
摘要  65-67
Abstract  67-70
致谢  70

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 独立电源技术（直接发电） > 光电池 > 太阳能电池
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