基于低温工艺氧化锌薄膜的反转结构有机太阳能电池研究

【摘要】：有机太阳能电池具有价格低廉，制备简单，可以制备成柔性器件等优点，但是主要缺点是效率偏低，容易退化，因而距离实际应用还有较大差距。与正常结构器件相比，反型有机电池具有更加优异的可靠性，但是比较高的退火温度成为其主要限制因素。论文主要研究如何在极低的工艺温度条件下制备高性能反型电池，主要研究以下三个方面： 第一，使用传统的溶胶凝胶法在低温退火条件下制备氧化锌基有机太阳能电池。当退火温度下降到150摄氏度时，器件具有明显的光浴现象，并且性能只有1.29%。PL谱测试证明150摄氏度比350摄氏度退火制备的氧化锌材料的结晶度下降很多，并且缺陷密度增大，这是器件发生光浴现象并且效率低的重要原因。 第二，使用水溶液法在低温条件下制备氧化锌基有机太阳能电池。研究了氧化锌在不同退火温度条件下的特性。随着退火温度的降低，氧化锌层缺陷密度上升，结晶性能下降。研究发现，当退火温度在80摄氏度以上时，制备的器件效率可以达到3.7%以上，而退火温度在70摄氏度以下时，器件性能大幅下降。此外，还研究了器件在空气条件下的退化特性，制备的器件显示了非常优秀的稳定性。 第三，在柔性衬底上使用低温工艺制备氧化锌基有机太阳能电池。在玻璃衬底器件基础上，这部分着重研究柔性器件的制备。研究发现，在80摄氏度退火条件下，柔性器件的效率为3.53%，比玻璃衬底器件效率略低。在外力测试试验中，器件效率下降很小，证明了水溶液法制备的器件性能比较优异且稳定。 【关键词】：氧化锌 反转结构有机太阳能电池 低温 溶胶凝胶法 水溶液法
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-19
• 1.1 有机太阳能电池简介9
• 1.2 有机太阳能电池的基本原理9
• 1.3 有机太阳能电池的基本结构与分类9-11
• 1.4 太阳能电池的模型及表征参数11-13
• 1.5 氧化锌材料13-14
• 1.6 氧化锌的制备方法14-16
• 1.7 氧化锌薄膜在有机太阳能电池中的应用16-17
• 1.8 本论文研究内容与意义17-19
• 第二章 实验材料与设备19-23
• 2.1 实验药品19-20
• 2.2 实验设备20-23
• 第三章 低温退火条件下溶胶凝胶法制备氧化锌薄膜及反型电池23-33
• 3.1 引言23
• 3.2 实验步骤23-24
• 3.3 器件结构与原理24-25
• 3.4 器件测试与分析25-31
• 3.5 小结31-33
• 第四章 氨水氧化锌络合物法制备氧化锌薄膜和相关反型电池33-49
• 4.1 引言33
• 4.2 实验方法33-34
• 4.3 结果与分析34-48
• 4.4 小结48-49
• 第五章 柔性衬底氧化锌反型电池研究49-55
• 5.1 引言49
• 5.2 实验步骤49-50
• 5.3 结果与分析50-54
• 5.4 小结54-55
• 第六章 氧化锌纳米线及其应用55-61
• 6.1 引言55
• 6.2 氧化锌纳米线材料的制备55-56
• 6.3 水热反应原理56
• 6.4 测试与分析56-59
• 6.5 小结59-61
• 第七章 总结与展望61-63
• 7.1 全文总结61-62
• 7.2 工作展望62-63
• 致谢63-65
• 参考文献65-71
• 研究成果71-72

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