基于液晶的半透明聚合物太阳能电池性能研究

【摘要】：聚合物太阳能电池具有诸多优点：成本低廉、制造工艺简单、可卷曲弯折、安全性能高、稳定性强、能大面积制备，具有非常广阔的应用前景，一直备受研究者的广泛关注。本文主要就聚合物太阳能电池的发展历史、发展现状及如何优化存在的问题进行了探讨，并从另一个重要方向：半透明电池进行研究。在半透明电池的基础上加入液晶材料，制备成液晶半透明电池，研究最佳活性层厚度优化了液晶半透明电池，然后把窄带隙材料PBDTTT-C-T应用到液晶半透明电池中。研究的目的是为了获得较高的能量转换效率，继而可以实现商业化生产。 本文首先选择P3HT和PC_(71)BM制备成标准电池。为了制备半透明电池，对标准电池的AL的不同厚度的透射性进行了测试，得出当AL电池超过60nm时电池透射率几乎为0。然后在标准电池的基础上，把不透明的AL阴极用新材料ZnS代替一部分，制备成半透明的阴极，进而制备成半透明的电池，并把以AL和ZnS混合为阴极的半透明电池进行透射率的测试，得出当阴极制备条件为25nmAL和50nmZnS混合时，电池的透射率接近15%，效率达到2.3%。 另外论文引入了液晶材料作为半透半反层。选择了两种液晶材料LC242和LC756，液晶LC242是全能向行的，作为聚合物的补偿膜成分，液晶LC756是具有手性性质的胆甾相液晶，可作为聚合物的补偿膜成分又具有旋光作用，当LC242和LC756以质量比95.53:4.47相配比，以半玻片作为液晶材料基底可以反射523为主波长带宽80nm左右的光，与P3HT和PC_(71)BM的吸收谱的峰值刚好吻合，利用液晶反射层使半透明的电池的效率由2.3%提升到2.71%。当和AL电极制备成的全反射层不透明电池进行对比，发现虽然AL全反射层电池的效率3.01%比液晶材料作为反射层的电池效率2.83%要高，但是AL电极作为全反射层后电池不是半透明，所以继续选择液晶材料进行深入研究。 最后，在对液晶材料进行大量研究后，为了优化液晶材料作为反射层的半透明电池，我们从溶剂选择，活性层厚度，阴极的处理，液晶膜的制作工艺各个方面都进行了优化。最后在活性层厚度为200nm时，得到电池短路电流达到最大11.2mA/cm2，光电转换效率达到3.01%。在研究成果相对成熟，引入了新型的窄带隙材料PBDTTT-C-T，再配制新比例的LC242和LC756液晶材料，使这种新窄带隙的电池效率从6.21%提到到6.69%。 【关键词】：聚合物太阳能电池 液晶材料 半透明 活性层厚度 反射层
【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5-7
• Abstract7-11
• 第1章 有机太阳能电池发展综述11-18
• 1.1 引言11
• 1.2 有机太阳能电池的发展历史及现状11-13
• 1.3 聚合物有机太阳能电池的工作原理13-16
• 1.3.1 聚合物太阳能电池的等效电路14-15
• 1.3.2 伏安特性曲线15
• 1.3.3 性能参数分析15-16
• 1.3.4 电池的性能测试16
• 1.4 本文的主要工作16-18
• 第2章 标准聚合物电池和半透明阴极的制备18-26
• 2.1 引言18
• 2.2 聚合物太阳能电池的设计18-20
• 2.2.1 常用的给体材料和受体材料18-19
• 2.2.2 聚合物太阳能电池的结构19-20
• 2.2.3 实验仪器20
• 2.3 标准器件制备及测试20-22
• 2.4 提高性能的途径22
• 2.5 半透明电池的制备22-26
• 第3章 半透明液晶材料的聚合物太阳能电池应用研究26-35
• 3.1 引言26
• 3.2 液晶反射层对电池的性能影响研究26-34
• 3.2.1 液晶材料26-28
• 3.2.2 器件的制备及测试28-30
• 3.2.3 实验结果分析30-34
• 3.3 小结34-35
• 第4章 半透明液晶材料的聚合物太阳能电池优化35-39
• 4.1 引言35
• 4.2 活性层厚度对液晶电池的性能影响研究35-36
• 4.3 液晶材料在新型窄带隙活性层材料电池中的应用36-38
• 4.3.1 实验材料和电池的制备37-38
• 4.3.2 实验结果与分析38
• 4.4 小结38-39
• 结束语39-41
• 参考文献41-45
• 致谢45-46
• 攻读硕士期间取得的科研成果46

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

有机太阳能电池研究进展    林鹏,张志峰,熊德平,张梦欣,王丽

有机太阳电池电极修饰及结构的最新进展    杨少鹏;孔伟光;杨启满;

活性层厚度对体异质结聚合物太阳能电池性能的影响    刘晓东;张福俊;徐征;赵谡玲;宋晶路;厉军明;宋丹丹;王永生;

免光学间隔层的高效聚合物太阳能电池    杨少鹏;赵艳新;韩凌洁;杨启满;韩理;傅广生;

有机太阳能电池材料研究进展    蔡东东;朱德钦;

ZnO薄层对体异质结有机太阳能电池性能的影响    杨少鹏;李占峰;赵艳新;刘博雅;刘贤豪;纪雪梅;

有机太阳能电池用聚合物给体材料的研究进展    叶怀英;李文;李维实;

ITO导电基板与有机光电器件的制备及特性研究    林慧

SiC纳米材料的场发射性能及应用研究    万里冰

有机小分子太阳能电池和无机有机杂化太阳能电池的研究    单美娜

液体人工晶状体研究    乔文

有机薄膜太阳电池的研究进展    王琦;王娜娜;于军胜;蒋亚东;

有机薄膜太阳能电池    郭军;李博;胡来归;

有机太阳电池电极修饰及结构的最新进展    杨少鹏;孔伟光;杨启满;

太阳能电池材料的研究进展    彭艳红;韩雪峰;温和瑞;

基于卟啉化合物的异质结有机太阳能电池    张天慧;赵谡玲;朴玲钰;徐征;孔超;

基于P3HT:PCBM体异质结的正置和倒置太阳能电池性能的数值研究    曹婧;詹真;刘彭义;

有机太阳能电池材料与器件的研究进展    贺素姣;

基于PCDTBT:PC_(71)BM的半透明高效聚合物太阳能电池    杨少鹏;韩凌洁;赵艳新;江涛;杨启满;李晓苇;傅广生;

两种异质结太阳能电池聚合物供体材料的设计与理论性质    刘小锐;陈春香;何荣幸;申伟;李明;

基于1,2,4-三氮唑衍生物的共轭聚合物的合成及其光伏性能    李新炜;赵斌;曹镇财;沈平;谭松庭;

离子层气相反应法（ILGAR）制备硫属半导体薄膜的研究    邱继军

宽带p型CuSCN薄膜的电沉积、结构与性能的研究    武卫兵

中红外半导体激光器的热特性分析    朱诚

ZnO有序多孔薄膜的模板组装及电极性能    刘志锋

低温液相法制备三元硫属半导体薄膜的研究    石勇

聚合物太阳能电池机理及实验研究    李卫民

CuInSe_2和TiO_2半导体薄膜的液相法制备及其异质结构特性    杨靖霞

TiO_2染料敏化太阳电池光电极改性及对电池稳定性的影响研究    吴昆杰

新型共轭聚合物的设计、合成及光电性能研究    曹康丽

新型给体—受体共轭聚合物的设计、合成及其有机光伏太阳能电池性能研究    胡超

含8-羟基喹啉的聚合金属配合物的合成及其光伏性能    肖丽芬

退火及碘掺杂对提高聚合物太阳能电池性能的研究    卓祖亮

TiO_2/α-Fe_2O_3纳米阵列复合材料的制备及性能研究    赵辉

掺杂二甲亚砜的PEDOT：PSS薄膜的制备及在有机太阳能电池的应用    武慧

基于P3HT:PCBM的体异质结有机太阳能电池退火工艺的研究    张国良

三相光伏并网发电系统的研究与仿真    王萍

含芴和8-羟基喹啉的聚合金属配合物的合成及光伏性能    张立荣

D-π-A型聚合金属配合物光敏染料的合成及光伏性能    修倩

CuInSe_2太阳能薄膜材料的一步电沉积制备及表征    周杰

太阳电池用SiN/a-Si/poly-Si/NiTi薄膜的制备与性能研究    王玉雷

太阳能电池研究和发展现状    毛爱华

太阳能电池及材料研究    梁宗存,沈辉,李戬洪

金刚石薄膜压力传感器的研究    杨保和,常明,杨晓萍,呈晓国

有机太阳能电池研究进展    徐明生,季振国,阙端麟,汪茫,陈红征

合成一维β-SiC纳米材料原料粉体的球磨工艺研究    李镇江;万里冰;孟阿兰;高卫东;

不同形貌Ga_2O_3纳米材料可控合成工艺研究    孟阿兰;高卫东;李镇江;万里冰;

太阳能光伏技术的研究与发展    薛钰芝,张力,林纪宁

场致发射平面显示器的发展及应用前景    汪晓弘;

真空显示器件的现况与展望    童林夙

真空微电子器件的场发射理论计算模型    刘卫东，郑修麟，刘云鹏，罗恩泽

PDMS微流控芯片关键工艺技术研究    李永刚

太阳能异步发电系统的研究    杨顺昌

德国最大太阳能电池厂投产    德兴

国家太阳能电池示范工程落户保定    

巧妙利用太阳能的住宅    李有观;

太阳能电池阳光普照    袁茵;

采集太阳能(下)——基础化学推进新型低成本太阳能电池的开发    高彤;

哈博公司250兆瓦太阳能光伏项目落户浙江嘉兴    王碧辉;卢影;

台联电投资100万美元在山东建太阳能电池厂    

太阳能应用 政府主导最重要    黄韬;

PVDF树脂在太阳能电池模组背板上的应用    吴君毅;

太阳能电池输出特性的分析及检测    张海波;

太阳能电池表面纳米微结构研究    李美成;

有机染料锚数对染料敏化太阳能电池性能的影响    尚会霞;罗艳红;孟庆波;占肖卫;

量子点敏化太阳能电池--新材料的设计、制备及器件研究    李冬梅;罗艳红;孟庆波;

量子点敏化太阳能电池研究进展    刘铭;杨君友;冯双龙;朱虎;

高效染料钠晶TiO_2太阳能电池    黄昀昉;吴季怀;林建明;黄妙良;

太阳能电池应用    孟昭渊;

富铟与富铜CuInSe_2薄膜的光电性能    王信春;

谈太阳能路灯原理    胡昊伟;黄敏;

用于聚合物太阳能电池的高效共轭聚合物光伏材料    李永舫;

太阳能厂跨洋吸金 几家欢乐几家愁    黄女瑛 DigiTimes

太阳能电池级多晶硅光伏项目落户益阳    记者　 郭云飞 通讯员　 张世平

涉足太阳能光伏产业公司一览    詹铃

依靠太阳能的家庭    杨先碧

G风帆 太阳能电池新贵    天同证券 张锐

PE“新锐”王刚：太阳能行业的坚定支持派    本报记者 翁海华

行者集团利用太阳能获新突破    记者 张国伟

太阳能电池面临出口为主的尴尬    无暇

邱第明:中国最早太阳能企业的跌宕起伏    本报记者王颖春 采写

青海首条太阳能电池生产线投产    梁丽英

基于酞菁铜的太阳能电池的研究    刘一婷

反型聚合物太阳能电池的研究    李福民

聚合物太阳能电池中光吸收增强效应的研究    李国龙

聚光多结太阳能电池的设计、制备及可靠性研究    宋明辉

半透明聚合物太阳能电池的研究    徐洋

光活性层掺杂及新型透明电极在聚合物太阳能电池中的应用研究    章文峰

反型体异质结聚合物太阳能电池的研究    陶晨

有机/聚合物太阳能电池：活性层结构、形貌及光伏性能    薛丽丽

喷涂法制备聚合物太阳能电池器件研究    陈征

有机小分子太阳能电池的效率优化及衰减性研究    邹业

基于太阳能的嵌入式路灯控制系统的研究与应用    刘春

利用不同阴极缓冲层改善有机小分子Pentacene/C_（60）太阳能电池的性能    刘瑞

用电化学阻抗谱研究染料敏化太阳能电池的电子传输与复合特性    和川

三芳基咪唑的富勒烯衍生物的合成及其在CdSe量子点太阳能电池的应用    赵爱婷

太阳能电池CuInS_2薄膜和ZnS薄膜的制备与性能研究    张兴良

SCNTs和PPDIF应用于聚合物太阳能电池中的研究    白静璐

CuO薄膜的制备及其光伏特性研究    张春萍

敏化太阳能电池中染料的合成研究    徐丹

含噻吩和噻唑基元的共轭聚合物的合成和光伏性能研究    国霞

太阳能电池聚合物材料及DNA大分子的分子模拟    马艳红