基于小比例给体掺杂的体异质结有机太阳能电池研究

【摘要】：有机太阳能电池具有成本低,重量轻,柔韧性好,可大面积制备等方面的优点而受到国内外研究学者的关注。目前,对于有机光伏器件,研究内容主要集中在如何有效提高电池的效率、寿命和稳定性上,从而更好地实现其商业化。本论文针对小分子体异质结有机光伏器件进行了研究。旨在提高器件性能,进一步揭示器件机制。研究内容主要分为两个方面:第一,以磷光材料小比例掺杂的体异质结太阳能电池为基础,优化阳极缓冲层MoO3的厚度,并研究缓冲层厚度对器件性能的影响。其中,磷光材料选用Ir(ppy)3。此外,在活性层和阴极缓冲层中插入C60层,得到最优的器件结构。优化后的电池转换效率达到了1.75%。并选用吸光能力更强的C70替代C60,使效率提升到3.01%。第二,在优化后的器件中,加入激子解离层(EDL/BL),通过厚度的改变,使器件的光电转换效率从1.75%提高到2.31%,较无EDL的结构效率提升了33%。然后,通过光场模拟、光致发光等手段,探索出EDL/BL提高器件性能的机理。最后,通过改变EDL/BL材料的种类,来研究不同的EDL/BL材料对电池的影响。最终发现,材料空穴迁移率和能级对器件性能的影响最大;为了进一步提升电池效率,选择吸收更强烈的C70代替C60作受体材料,用CBP作EDL/BL层,使转换效率提高到3.96%。 【关键词】：有机光伏 小比例掺杂 激子阻挡层 激子解离层
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-14
• 1.1 研究背景及意义8-9
• 1.2 有机太阳能电池的发展历程9-10
• 1.3 有机太阳能电池的研究思路10-12
• 1.4 本论文的主要工作12-14
• 第二章 器件的制备与测试表征14-26
• 2.1 有机太阳能电池的工作原理、器件结构及性能参数14-20
• 2.1.1 有机太阳能电池的工作原理14-15
• 2.1.2 有机太阳能电池的器件结构15-19
• 2.1.3 有机太阳能电池器件的性能表征19-20
• 2.2 器件制备过程20-23
• 2.2.1 ITO基片的制备过程21
• 2.2.2 基片清洗21
• 2.2.3 基片预处理21-22
• 2.2.4 真空蒸镀22-23
• 2.3 电池测试系统23-25
• 2.3.1 J-V特性曲线测试系统23-24
• 2.3.2 入射光转换效率（IPCE）测试系统24-25
• 2.4 本章小结25-26
• 第三章 基于小比例磷光掺杂的OPV器件的研究26-35
• 3.1 引言26-27
• 3.2 实验27
• 3.3 结果与讨论27-34
• 3.3.1 MoO_3厚度的优化29-30
• 3.3.2 C_(60)的加入及厚度优化30-32
• 3.3.3 基于C_(70)受体的电池32-34
• 3.4 本章小结34-35
• 第四章 激子解离层对器件性能的影响35-45
• 4.1 引言35-36
• 4.2 实验36
• 4.3 结果与讨论36-44
• 4.3.1 EDL/BL厚度对电池性能的影响36-39
• 4.3.2 光场模拟39-40
• 4.3.3 EDL/BL的激子解离作用40-43
• 4.3.4 EDL/BL的激子阻挡作用43-44
• 4.4 本章小结44-45
• 第五章 不同激子解离层的研究45-53
• 5.1 引言45
• 5.2 实验45-46
• 5.3 结果与讨论46-52
• 5.3.1 不同EDL/BL对电池性能的影响46-48
• 5.3.2 基于C_(70)受体材料的电池48-49
• 5.3.3 理论计算49-51
• 5.3.4 IPCE与光场模拟51-52
• 5.4 本章小结52-53
• 第六章 总结与展望53-55
• 6.1 总结53
• 6.2 创新点53-54
• 6.3 展望54-55
• 参考文献55-59
• 附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文59-60
• 附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目60-61
• 致谢61

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