聚合物太阳能电池活性层掺杂及器件制备技术研究

【摘要】：聚合物太阳能电池具有制作成本低廉，质量轻巧，柔性可卷曲等优点，具有广阔的应用前景，近年来受到各国科学家的广泛关注。为了进一步提高聚合物太阳能电池的光电性能，人们在新材料合成、制备过程处理、器件结构创新上都做了很多工作，也取得了一定进展。我在太阳能电池性能优化和器件制备技术方面做了一些工作，总结在这篇论文中。 我们选取了窄带隙聚合物材料PBDTTT-C-T和富勒烯的衍生物PC71BM分别作为光活性层的给体材料和受体材料。通过研究光活性层溶液以不同溶剂配制、不同厚度光活性层制备器件、是否添加DIO等三方面制备出多组聚合物太阳能电池样品，通过对比检测器件性能，我们得到以PBDTTT-C-T：PC71BM为活性层材料的太阳能电池选取ODCB为溶剂，添加DIO为添加剂，以厚度为120nm制备太阳能电池能够得到最高效率的器件，此时的电池转换效率为7.71%。 为了获得较高的能量转换效率，在以上最佳活性层厚度基础上，我们研究了向活性层中添加不同浓度荧光抑制剂对聚合物太阳能电池性能的影响。我们以硝基苯作为荧光抑制剂。经过研究发现，当添加浓度为12%的硝基苯时，聚合物太阳能电池效率达到最高，最高光电转换效率为9.27%。这是目前单层电池的最高转换效率之一。 另外，本文还对聚合物太阳能电池的制备技术进行了研究。介绍了目前常用的电池制备方法，如旋涂-蒸镀法、喷墨打印和卷对卷印刷。对喷墨打印制备聚合物太阳能电池技术进行了初步研究，制备了简单的太阳能电池；对卷对卷转印涂布技术进行了初步探究。 【关键词】：聚合物太阳能电池 窄带隙材料 荧光抑制剂 喷墨打印 卷对卷转印涂布
【学位授予单位】：河北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-18
• 1.1 引言9
• 1.2 聚合物太阳能电池的发展历史9-11
• 1.3 聚合物太阳能电池工作原理11-16
• 1.3.1 工作原理11-13
• 1.3.2 性能表征13-15
• 1.3.3 测量条件15-16
• 1.4 聚合物太阳能电池性能优化思路16-17
• 1.5 论文思路17-18
• 第2章 聚合物太阳能电池制备条件研究18-28
• 2.1 引言18
• 2.2 不同溶剂对电池性能的影响18-23
• 2.2.1 实验介绍18-19
• 2.2.2 器件制备19-20
• 2.2.3 实验检测条件20
• 2.2.4 实验结果与分析20-23
• 2.3 光活性层厚度对电池性能的影响23-26
• 2.3.1 实验介绍23
• 2.3.2 器件制备23-24
• 2.3.3 实验结果与分析24-26
• 2.4 掺杂 DIO 对电池性能的影响26-27
• 2.5 结论27-28
• 第3章 活性层掺杂对聚合物太阳能电池的影响28-33
• 3.1 引言28
• 3.2 实验介绍28-29
• 3.3 实验结果分析29-32
• 3.3.1 电池的 J-V 特性29-30
• 3.3.2 不同电池的外量子效率30-31
• 3.3.3 不同电池的荧光光谱31-32
• 3.4 实验结论32-33
• 第4章 聚合物太阳能电池制备技术探究33-43
• 4.1 引言33-34
• 4.2 喷墨打印技术研究34-40
• 4.2.1 介绍34
• 4.2.2 喷墨打印原理34-36
• 4.2.3 喷墨打印缓冲层36-37
• 4.2.4 喷墨打印活性层37-39
• 4.2.5 喷墨打印电池器件39-40
• 4.3 卷对卷转印涂布技术研究40-43
• 4.3.1 技术介绍40
• 4.3.2 装置和工作过程40-41
• 4.3.3 实施简例41-43
• 结束语43-44
• 参考文献44-48
• 致谢48-49
• 攻读学位期间取得的科研成果49

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