聚合物太阳能电池中载流子复合与传输机制及器件特性的研究
聚合物太阳能电池中载流子复合与传输机制及器件特性的研究【摘要】:摘要:聚合物太阳能电池中的物理过程对器件效率的提升具有重要的指导意义,在聚合物:富勒烯器件中,载流子复合、传输及收集
【学位授予单位】:北京交通大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TM914.4
【目录】:
- 致谢5-6
- 中文摘要6-8
- ABSTRACT8-10
- 序言10-14
- 1 引言14-36
- 1.1 聚合物太阳能电池研究背景14-15
- 1.2 聚合物太阳能电池的工作机理15-18
- 1.2.1 激子的产生16
- 1.2.2 激子的扩散16
- 1.2.3 激子的解离及电荷转移态16-17
- 1.2.4 载流子的传输17
- 1.2.5 载流子的收集17-18
- 1.3 聚合物太阳能电池的器件结构及常用材料18-25
- 1.3.1 单层与双层结构18-19
- 1.3.2 体异质结结构19
- 1.3.3 叠层与三元结构19-21
- 1.3.4 其他结构的聚合物太阳能电池21-22
- 1.3.5 聚合物太阳能电池的常用材料22-24
- 1.3.6 钙钛矿太阳能电池24-25
- 1.4 聚合物太阳能电池的主要特性参数及其影响因素25-29
- 1.4.1 短路电流26-27
- 1.4.2 开路电压27-28
- 1.4.3 填充因子28-29
- 1.5 聚合物太阳能电池的计算模型简介29-33
- 1.5.1 载流子的漂移、扩散及复合29-31
- 1.5.2 空间电荷限制电流(SCLC)31-32
- 1.5.3 精细平衡理论(Detailed balance theory)32-33
- 1.6 聚合物太阳能电池的表征手段33-35
- 1.7 本论文的基本研究内容35-36
- 2 聚合物太阳能电池电荷转移态复合的研究36-64
- 2.1 体异质结结构聚合物太阳能电池的电荷转移态表征37-49
- 2.1.1 不同聚合物:富勒烯太阳能电池的电荷转移态光谱响应37-42
- 2.1.2 不同聚合物:富勒烯太阳能电池的电荷转移态复合电致发光42-47
- 2.1.3 电荷转移态EQE光谱响应与电致发光之间的联系47-49
- 2.2 电荷转移态与器件开路电压的关系49-55
- 2.2.1 相关的计算方法49-50
- 2.2.2 通过电荷转移态发光光谱及EQE计算器件开路电压50-55
- 2.3 不同外加电压下电荷转移态电致发光光谱的变化55-61
- 2.3.1 模拟不同外加电压下EL的变化56-59
- 2.3.2 不同外加电压下聚合物:富勒烯太阳能电池的电致发光59-61
- 2.4 本章小结61-64
- 3 缓冲层对器件载流子传输与复合的影响64-96
- 3.1 半导体器件中的电容特性64-66
- 3.2 MoO_3对ZnO/MEH-PPV太阳能电池载流子传输的影响66-77
- 3.2.1 器件的制备67-68
- 3.2.2 器件的J-V特性68-69
- 3.2.3 通过电容-电压测试研究MoO_3修饰层对载流子输运的影响69-77
- 3.3 NPB对ZnO/MEH-PPV太阳能电池载流子传输的影响77-82
- 3.3.1 器件结构与制备77-78
- 3.3.2 器件的J-V特性78-80
- 3.3.3 NPB对空穴传输的影响80
- 3.3.4 通过C-V测试研究NPB修饰层对载流子输运的影响80-82
- 3.4 NPB对反型结构聚合物太阳能电池载流子传输的影响82-89
- 3.4.1 器件制备方法及结构82-84
- 3.4.2 实验结果及分析84-89
- 3.5 V_(oc)与V_(Cmax)关系的初步研究89-95
- 3.5.1 器件的开路电压90-91
- 3.5.2 器件的V_(Cmax)91-92
- 3.5.3 V_(oc)与v_(cMAX)关系的初步研究92-95
- 3.6 本章小结95-96
- 4 聚合物太阳能电池中的界面复合及对器件特性的影响96-108
- 4.1 层结构与混合异质结结构器件的特性比较96-101
- 4.1.1 器件制备96-97
- 4.1.2 双层结构与体异质结结构器件的J-V97-98
- 4.1.3 层结构与体异质结结构器件的电致发光98-99
- 4.1.4 聚合物电池中载流子迁移率对界面复合的影响99-101
- 4.2 电荷转移态界面复合Q_(LED)与器件特性的联系101-105
- 4.2.1 器件的制备与J-V特性102
- 4.2.2 器件的电荷转移态电致发光与外量子效率光谱响应102-104
- 4.2.3 器件的QLED对比104-105
- 4.3 本章小结105-108
- 5 结论108-110
- 参考文献110-120
- 作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果120-126
- 学位论文数据集126
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