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聚合物太阳能电池缓冲层制备及电池性能的优化

来源:论文学术网
时间:2024-08-18 21:51:12
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聚合物太阳能电池缓冲层制备及电池性能的优化【摘要】:聚合物太阳能电池具有成本低廉,能使用工业化的卷对卷生产技术等优点,正成为目前第三代太阳能电池研究方向的热点。而其中的缓冲层材料对

【摘要】:聚合物太阳能电池具有成本低廉,能使用工业化的卷对卷生产技术等优点,正成为目前第三代太阳能电池研究方向的热点。而其中的缓冲层材料对获得高效率的太阳能电池十分重要。本文在实验室之前的研究基础上,优化了在空气中制备聚合物太阳能电池的工艺流程,并合成了一系列缓冲层材料,用于传统结构和反转结构的聚合物太阳能电池。 合成了石墨烯氧化物、石墨烯氧化物/CoNi2S4复合材料、以及NiO薄膜作为空穴传输层材料。合成了TiO_2纳米棒阵列作为电子传输层材料。利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱分析法(Raman)对上述样品进行了分析表征。 在空气中,研究了热处理退火、溶剂退火处理、小分子添加剂等对以P3HT和PCBM作为活性层的传统结构聚合物太阳能电池的影响。经过优化,在空气中制作的传统结构聚合物太阳能电池效率达到了2.55%。同时对石墨烯氧化物和NiO薄膜作为传统结构聚合物太阳能电池空穴传输层进行了研究。 对为反转结构的聚合物太阳电池进行了优化,获得了1.77%的效率。使用TiO_2薄膜/TiO_2纳米棒阵列复合新结构的电池性能优于同样厚度的TiO_2薄膜反转结构的电池,这种新结构优化后则获得了1.78%的效率。 通过电化学阻抗谱的分析,解释了缓冲层厚度、复合结构及相关工艺参数对电池性能的影响。 【关键词】:聚合物太阳能电池 石墨烯氧化物 二氧化钛纳米阵列 缓冲层 电化学阻抗谱分析
【学位授予单位】:清华大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TM914.4
【目录】:
  • 摘要3-4
  • Abstract4-8
  • 主要符号对照表8-9
  • 第1章 引言9-20
  • 1.1 聚合物太阳能电池的发展历史10-11
  • 1.2 聚合物太阳能电池的结构、原理及表征11-12
  • 1.3 聚合物太阳能电池的性能优化研究12-17
  • 1.3.1 材料优化研究12-15
  • 1.3.2 对活性层形貌的研究15-16
  • 1.3.3 缓冲材料的研究16-17
  • 1.4 反转结构聚合物太阳能电池17-18
  • 1.5 电化学阻抗谱的应用18
  • 1.6 本论文主要工作及意义18-20
  • 第2章 缓冲层材料的制备及研究20-31
  • 2.1 引言20-21
  • 2.2 实验部分21-23
  • 2.2.1 主要原料及试剂21
  • 2.2.2 原料的处理方法21
  • 2.2.3 实验仪器21
  • 2.2.4 缓冲层材料的制备21-23
  • 2.2.5 样品的表征与测试23
  • 2.3 结果与讨论23-30
  • 2.3.1 GO 的制备23-24
  • 2.3.2 GO 和 CoNi2S4复合材料的制备24-26
  • 2.3.3 NiO 薄膜的制备26-27
  • 2.3.4 TiO_2薄膜的制备27-28
  • 2.3.5 TiO_2纳米棒阵列的制备28-30
  • 2.4 本章小结30-31
  • 第3章 传统结构聚合物能太阳能电池的优化31-46
  • 3.1 引言31-32
  • 3.2 实验部分32-35
  • 3.2.1 主要原料及试剂32
  • 3.2.2 原料的处理方法32
  • 3.2.3 实验仪器32
  • 3.2.4 实验内容32-35
  • 3.2.5 样品表征与测试35
  • 3.3 结果与讨论35-45
  • 3.3.1 传统结构聚合物太阳能电池的制备35-36
  • 3.3.2 热处理退火对有机太阳能电池的影响36-37
  • 3.3.3 溶剂退火对有机太阳能电池的影响37-38
  • 3.3.4 小分子添加剂对有机太阳能电池的影响38-41
  • 3.3.5 高效率传统有机太阳能电池41
  • 3.3.6 石墨烯氧化物做空穴传导层41-43
  • 3.3.7 NiO 做空穴传输层43-45
  • 3.4 本章小结45-46
  • 第4章 反转结构聚合物太阳能电池的的优化46-57
  • 4.1 引言46-47
  • 4.2 实验部分47-49
  • 4.2.1 主要原料及试剂47
  • 4.2.2 原料的处理方法47
  • 4.2.3 实验仪器47-48
  • 4.2.4 实验内容48-49
  • 4.2.5 样品的表征与测试49
  • 4.3 结果与讨论49-55
  • 4.3.1 GO 和 d-GO 在反转结构电池的运用49-50
  • 4.3.2 TiO_2纳米棒阵列在反转结构电池中的应用50-51
  • 4.3.3 TiO_2薄膜/TiO_2纳米棒阵列复合结构在反转结构电池的应用51-54
  • 4.3.4 TiO_2薄膜/TiO_2纳米棒阵列复合结构的优化54-55
  • 4.3.5 聚合物太阳能稳定性的研究55
  • 4.4 本章小结55-57
  • 第5章 电化学阻抗分析 49 5.1 引言57-65
  • 5.1 引言57-59
  • 5.2 实验部分59-60
  • 5.2.1 主要原料及试剂59
  • 5.2.2 原料的处理方法59
  • 5.2.3 实验仪器59-60
  • 5.2.4 实验内容60
  • 5.3 结果与讨论60-64
  • 5.3.1 小分子添加剂的电化学阻抗谱分析60-61
  • 5.3.2 不同厚度的 NiO 作为空穴传导层的电化学阻抗谱分析61-62
  • 5.3.3 不同厚度的 GO 作为空穴传导层的电化学阻抗谱分析62-63
  • 5.3.4 TiO_2薄膜和 TiO_2薄膜/TiO_2纳米阵列复合结构的电池的电化学阻抗谱分析63-64
  • 5.4 本章小结64-65
  • 第6章 结论65-66
  • 参考文献66-73
  • 致谢73-75
  • 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果75


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