不同条件对聚合物太阳能电池性能的影响

【摘要】：聚合物太阳能电池由于其制造成本低、柔性可卷曲、可以大面积制造和生产低污染受到了科研工作者的广泛青眯，现在已经有人提出把聚合物电池作为无机电池的替代品。本文在介绍了聚合物太阳能电池的原理、常用材料以及电池的制作方法，研究聚合物太阳能电池不同条件对电池性能的影响，以求达到更好的电池性能参数，本文章主要做了以下几个方面的工作： 第一，对聚合物电池的衬底和活性层条件的研究。首先制作了以PET衬底和玻璃衬底的两个不同的电池，PET衬底/ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PCBM/LiF/Al和玻璃衬底/ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PCBM/LiF/Al不同的两个，经过I-V曲线的测量，得到玻璃衬底的情况的电池性能参数要优于柔性PET衬底；然后制作了五个电池，分别从活性层厚度和退火条件两个方面进行分析。当只考虑活性层厚度的情况下，发现当活性层厚度为100nm时电池的性能最佳，能量转换效率达到2.03%；再在退火与后退火情况之间进行分析时，发现后退火情况达到最佳，光电转换效率达2.25%。 第二，基于前面的研究，把聚合物电池的活性层的溶剂从平常的单一溶剂改为两种混合溶剂。在这个实验之中制作了六个电池，其中活性层溶剂是以氯仿和氯苯的不同比例的溶剂，器件结构为ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PCBM/LiF/Al，测量得到电池的I-V曲线数据和AFM图。经过对数据和AFM图的测量发现活性层溶剂在氯苯和氯仿比例达到1:4的时候，电池的性能达到最佳，光电转换效率达到2.73%。 第三，研究新型PCDTBT材料的性质，研究以PCDTBT和PC70BM为电池活性层时空穴传输层PEDOT的性能，以及以LiF为电子传输层对电池性能的影响。首先制作四个不同PEDOT厚度的电池，发现在PEDOT厚度在80nm的时候电池的效率最大，为5.38%，当在活性层和铝电极之间加入一层LiF时，电池的效率又有所上升，效率达到5.61%。 【关键词】：聚合物太阳能电池 PCBM：P3HT 柔性衬底 退火 后退火 混合活性层溶剂 光电转换效率 PCDTBT
【学位授予单位】：河北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-26
• 1.1 引言10
• 1.2 太阳能电池的发展10-11
• 1.3 太阳能电池的原理11-12
• 1.4 聚合物太阳能电池工作原理12-13
• 1.5 太阳能电池的等效电路13-15
• 1.6 聚合物太阳能电池的材料15-18
• 1.6.1 活性层材料15-17
• 1.6.2 聚合物太阳能电池缓冲层的类型17
• 1.6.3 电极材料的类型17-18
• 1.7 聚合物太阳能电池的制备18-26
• 1.7.1 聚合物太阳能电池的结构18-19
• 1.7.2 聚合物太阳能电池的设计19-20
• 1.7.3 器件的制备20-26
• 第2章 聚合物太阳能电池材料对电池性能的研究26-34
• 2.1 引言26-27
• 2.2 衬底对电池的影响27-30
• 2.2.1 实验仪器及制作方法27-29
• 2.2.2 实验结果的分析29-30
• 2.3 活性层厚度以及退火温度对电池的影响30-33
• 2.3.1 实验结果测量31
• 2.3.2 实验结果分析31-33
• 2.4 小结33-34
• 第3章 聚合物太阳能电池活性层溶剂对电池性能的研究34-42
• 3.1 引言34-35
• 3.2 器件的制作35-37
• 3.3 器件的测量37-41
• 3.4 实验结果的分析41
• 3.5 小结41-42
• 第4章 以PCDTBT和PC70BM为活性层时传输层对电池性能的研究42-48
• 4.1 引言42
• 4.2 空穴传输层对电池的研究42-45
• 4.2.1 实验材料和电池的制备42-43
• 4.2.2 实验的结果与分析43-45
• 4.3 电子传输层对电池的研究45-47
• 4.3.1 实验材料和电池的制备45-46
• 4.3.2 实验的结果与分析46-47
• 4.4 小结47-48
• 结束语48-50
• 参考文献50-53
• 致谢53-54
• 攻读学位期间取得的科研成果54

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