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聚合物太阳能光伏电池器件制备技术研究

作　者: 柴老大
导　师: 杨少鹏
学　校: 河北大学
专　业: 光学工程
关键词: 聚合物太阳能电池修饰层柔性衬底银、铜、镍的复合金属网格阳极 P3HT:PCBM 能量转换效率
分类号: TM914.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

聚合物太阳能电池具有制造简单、低成本、可卷曲、可大面积制备等优点,在光伏电池领域有着广阔的应用前景。本文对太阳能电池的发展历史、现状以及存在的问题进行了探讨,介绍了聚合物太阳能电池的相关理论。为了获得比较高的能量转换效率,通常在实验中太阳能电池的单层结构中加入电极修饰层,即在阳极与活性层之间添加空穴传输层和在阴极与活性层之间添加电子传输层。我们所采用的空穴传输层为PEDOT:PSS,电子传输层为LiF。通过实验,我们得到:空穴传输层厚度的不同直接影响着电池的能量转换效率,在PEDOT:PSS厚度为50nm时的效果最好,能量转换效率达到1.12%;电子传输层的有无对器件的能量转换效率影响明显,添加前后效率由0.513%增长到0.595%。采用一种新的阳极材料:银、铜、镍的复合金属网格阳极,利用旋涂法制成了活性层为P3HT (poly(3-hexylthiophene)): PCBM ([6,6]-phenylC61-butyricacidmethylester)的柔性衬底聚合物太阳能电池。制备了5种不同结构的柔性聚合物太阳能电池器件,将采用新型阳极材料的柔性衬底聚合物太阳能电池与传统ITO(Indium tin oxide)阳极的柔性衬底聚合物太阳能电池进行对比,发现新型阳极材料所制成的器件性能得到大幅度的提高,其电池器件在50mw/cm2强度光照下,开路电压(Voc)为0.54V,短路电流密度(Jsc)为5.39mA/cm2,能量转换效率为2.060%。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章有机太阳能电池综述  9-24
  1.1 引言  9
  1.2 有机太阳能电池的发展历史及现状  9-11
  1.3 聚合物太阳能电池的基本工作原理及主要参数  11-14
  1.4 有机太阳能电池结构  14-17
    1.4.1 单质结结构  14
    1.4.2 异质结结构  14-15
    1.4.3 混合异质结结构  15-16
    1.4.4 叠层电池结构  16-17
  1.5 有机太阳能电池材料  17-22
    1.5.1 电极材料  17-18
    1.5.2 空穴和电子传输层材料  18-19
    1.5.3 活性层材料  19-21
    1.5.4 衬底材料  21
    1.5.5 封装材料  21-22
  1.6 有机太阳能电池制备技术  22-24
    1.6.1 真空蒸镀技术  22
    1.6.2 旋涂甩胶技术  22
    1.6.3 喷墨打印技术  22-24
第2章器件的制备和检测  24-29
  2.1 有机太阳能电池的制备  24-27
    2.1.1 阳极表面的处理  25
    2.1.2 聚合物太阳能电池的制备  25-27
  2.2 聚合物太阳能电池器件性能的检测和计算  27-29
第3章修饰层对聚合物太阳能电池的影响研究  29-36
  3.1 引言  29
  3.2 实验材料和实验器件结构  29-30
  3.3 结果与讨论  30-35
    3.3.1 空穴传输层厚度的不同对聚合物太阳能电池器件能量转换效率的影响研究  31-33
    3.3.2 电子传输层的有无对聚合物太阳能电池器件能量转换效率的影响研究  33-35
  3.4 小结  35-36
第4章不同柔性衬底聚合物太阳能电池器件的性能研究  36-42
  4.1 引言  36
  4.2 实验介绍  36-38
  4.3 结果与讨论  38-41
  4.4 小结  41-42
结束语  42-44
参考文献  44-47
致谢  47

聚合物太阳能光伏电池器件制备技术研究

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