PCPDTBT：ICBA聚合物太阳能电池特性研究

【摘要】：有机聚合物太阳能电池近年来受到国内外科学家的研究和关注,因为它具有耗能低、制备简单、重量轻、柔性强等优势。对于经典的P3HT:PCBM体异质结太阳能电池,P3HT的带隙和PCBM的LUMO能级限制了光电转换效率的提升。PCPDTBT具有溶解性好、带隙窄(1.75eV)、迁移率高的优点；ICBA(新型茚双加成C60衍生物)是一种提升聚合物太阳能电池器件性能的新型材料,它的LUMO能级达到了-3.74eV,比PCBM的高0.17eV,近年来国际上常有报道,但是对PCPDTBT:ICBA体系却未见报道。 本论文主要以太阳能电池的制备过程为基础,研究了以PCPDTBT:ICBA为活性层的聚合物太阳能电池的制备工艺,确定在该电池的制备过程中的最优实验条件,并与P3HT:ICBA体系器件性能进行对比性研究。具体工作可分为三个部分： 一、制备ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PCxBM/LiF/AL聚合物太阳能电池器件,研究退火、电极修饰层对其光伏性能的影响,在16O℃10分钟热退火后,光电转换效率最高能达到2.06%,研究表明器件具有良好的重复性。制备了结构为ITO/PEDOT:PSS/PCPDTBT:PCxBM/LiF/AL的聚合物太阳能电池,研究了不同受体、光敏层质量比、添加剂、退火对器件性能的影响,研究发现,对器件进行120℃10分钟退火时,器件的效率可达到0.94%；当掺杂DIO时,器件的光电转换效率从0.50%增至0.96%。 二、制备ITO/PCPDTBT:ICBA/AL聚合物太阳能电池器件,研究了PCPDTBT:ICBA作为活性层时电池器件的光伏性能以及不同条件对器件性能的影响。研究了溶剂、缓冲层(PEDOT:PSS,LiF)、光敏层质量比、光敏层厚度、退火以及添加剂DIO对PCPDTBT:ICBA聚合物太阳能电池器件性能的影响,确定最优的制备方案。 三、利用P3HT:ICBA与PCPDTBT:ICBA进行对比,研究退火对吸收和器件性能的影响,采用的方法包括吸收光谱,光谱响应系统测试及半导体参数测量测试等。研究表明,通过退火,P3HT体系的吸光度的峰值(0.29到0.36)和外量子效率峰值(0.18到0.49)均有极大增长,但对PCPDTBT体系影响甚微。P3HT:ICBA体系的光电转换效率可达到2.66%,PCPDTBT:ICBA体系的开路电压最高达到0.92V,但短路电流最高只达到3.40mA/cm2,实验验证是内量子效率过低。 【关键词】：PCPDTBT ICBA 聚合物太阳能电池 1 8-二碘辛烷
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 致谢5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 绪论11-19
• 1.1 有机太阳能电池的研究进展11-13
• 1.2 有机太阳能电池的基本原理13-15
• 1.3 有机太阳能电池材料15-17
• 1.3.1 电子给体材料15
• 1.3.2 电子受体材料15-16
• 1.3.3 电极材料16
• 1.3.4 衬底材料16-17
• 1.4 有机太阳能电池的器件结构17
• 1.5 论文安排17-19
• 2 实验技术19-24
• 2.1 实验材料19-22
• 2.2 实验仪器22-24
• 2.2.1 制备所需仪器22
• 2.2.2 测试所需仪器22-24
• 3 ITO/PCPDTBT:ICBA/AL聚合物太阳能电池的制备24-34
• 3.1 引言24-25
• 3.2 ITO/PCPDTBT：ICBA/AL电池器件的结构设计与能级分析25-27
• 3.3 ITO/PCPDTBT：ICBA/AL太阳能电池的工艺流程27-29
• 3.3.1 溶液配制28
• 3.3.2 基片处理28
• 3.3.3 器件制备28
• 3.3.4 器件测试28-29
• 3.4 PCPDTBT与不同受体PC_(61)BM、PC_(71)BM器件性能的研究29-30
• 3.5 P3HT与不同受体PC_(61)BM、PC_(71)BM的重复性研究30-33
• 3.6 本章小结33-34
• 4 ITO/PCPDTBT：ICBA/AL聚合物太阳能电池的光伏性能研究34-47
• 4.1 表征太阳能电池光伏性能的参数34
• 4.2 ITO/PCPDTBT：ICBA/AL聚合物光伏性能表征34-38
• 4.2.1 聚合物太阳能电池的Ⅰ-Ⅴ曲线34-37
• 4.2.2 聚合物太阳能电池的外量子效率37
• 4.2.3 聚合物太阳能电池的吸收光谱37-38
• 4.3 ITO/PCPDTBT：ICBA/AL电池光伏性能的优化38-46
• 4.3.1 溶剂对活性层吸收的影响39-40
• 4.3.2 缓冲层PEDOT：PSS/LiF对于电池性能的影响40-43
• 4.3.3 光敏层中两种物质的不同质量分数比的影响43-44
• 4.3.4 光敏层厚度对太阳能电池光伏性能的影响44-46
• 4.4 本章小结46-47
• 5 退火及卤代烷烃对聚合物光伏器件的改善47-62
• 5.1 引言47
• 5.2 退火对提高聚合物光伏性能的研究47-52
• 5.3 卤代烷烃对提高聚合物光伏性能的研究52-57
• 5.3.1 DIO掺杂对PCPDTBT：PCxBM聚合物光伏器件性能的研究53-55
• 5.3.2 DIO掺杂对PCPDTBT：ICBA聚合物光伏器件性能的研究55-57
• 5.4 PCPDTBT：ICBA与P3HT：ICBA体系器件性能对比性研究57-60
• 5.5 本章小结60-62
• 6 结论62-64
• 参考文献64-67
• 索引67-68
• 作者简历68-70
• 学位论文数据集70

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

低质量Si材料制备太阳电池    闻震利;郑智雄;洪紫州;王文静;

Si基薄膜叠层太阳电池中顶底电池电流匹配的实现    陈培专;陈新亮;蔡宁;韩晓艳;李娟;任慧志;李阳;张晓丹;熊绍珍;赵颖;耿新华;

聚合物太阳能电池高效共轭聚合物给体和富勒烯受体光伏材料    李永舫;

添加剂DMI对PCPDTBT:PC_(61)BM聚合物薄膜性能的影响    王爱芬;

Performance improvement of organic bulk heterojunction solar cells by using dihydroxybenzene as additive    姚聪;杨利营;王亚凌;秦文静;印寿根;张凤玲;

退火处理提高P3HT:PCBM聚合物太阳能电池光伏性能    卓祖亮;张福俊;许晓伟;王健;卢丽芳;徐征;

热处理方式对聚合物太阳能电池光电特性的影响    陈雄;刘银春;阮凯斌;魏芬;刘佳;

基于马氏距离的太阳能电池可靠性筛选方法研究    周求湛;张彦创;陈永志;刘萍萍;吴丹娥;

Au纳米粒子二维周期阵列的LSPR消光特性分析    张维;孙辉;刘儒平;岳钊;王程;常胜江;耿卫东;刘国华;

基于P3HT/PCBM异质结界面太阳能电池的理论及实验研究    李卫民;郭金川;周彬;

晶体硅太阳电池光衰减现象研究的新进展    任先培;程浩然;何发林;陈朝;

Bathocuproine作为缓冲层改善Rubrene/C_(70)太阳能电池的性能    詹真;刘彭义;叶勤;陈子国;

退火温度对高分子薄膜中掺杂小分子的结晶和光谱学响应特性的影响    尹名;张新平;刘红梅;

调制激光激发PN结少数载流子分布及频域响应特性研究    秦雷;刘俊岩;龚金龙;王扬;

HPLC法研究茚-C_(60)双加成物的纯度及异构体比例    贾林;刘建群;高潮;胡岚;刘红妮;杨彩宁;陈曼;

PEDOT-PSS合成中薄膜的微结构变化与性能    庞峰飞;蔡奕康;耿欣;陈才;韩国志;

利用原位红外光谱研究退火过程对聚-3己基噻吩薄膜的影响    曹丽丽;耿玉静;崔得良;

电场下液晶小分子调控活性层形貌的机理及光伏性能    周魏华;吕凌剑;师江曼;陈义旺;

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

基于硅纳米线阵列的有机/无机杂化光伏电池的制备及性能表征研究    申小娟

喷涂法制备聚合物太阳能电池器件研究    陈征

有机—无机杂化光伏电池中的界面效应及调控研究    张付特

基于电极界面层调控实现电池高效聚合物太阳池的研究    何志才

星形齐聚噻吩衍生物的制备及其光、电性能与应用研究    关丽

吡嗪聚合物和卟啉小分子的合成及其光伏性能研究    秦红梅

一维壳核式复合半导体杂化敏化太阳能电池的研究    孙宝

基于卟啉的小分子和聚合物的合成及其光伏性能研究    黄玉英

有机光伏器件的光学计算与模拟    仝海跃

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

基于富勒烯衍生物为电子受体的聚合物太阳能电池的研究    崔颖

有机太阳能电池材料的制备与表征    赵玉翠

本体异质结有机太阳能电池的数值模拟    刘伟

纳米结构金属的表面等离效应在有机太阳能电池中的应用    樊国强

新型富勒烯衍生物的合成以及在聚合物太阳能电池中的应用    杨涛

有机光伏器件的界面电子结构及其电子复合与产生过程的研究    李剑

企业社会资本对创新绩效的影响研究    张良

有机小分子太阳能电池界面修饰的研究    黄俊华

Si基薄膜叠层太阳电池中光的优化分配    陈培专;蔡宁;陈新亮;韩晓艳;张德坤;袁育杰;王烁;熊绍珍;赵颖;耿新华;

不同比例的MEH-PPV与PCBM共混体系光电池性能研究    於黄忠;彭俊彪;周晓明;

Rubrene作电子传输层的异质结有机太阳能电池    李艳武;刘彭义;侯林涛;吴冰;

冶金法制备太阳能级硅的原理及研究进展    罗大伟;张国梁;张剑;李军;李廷举;

茚双加成C_(60)衍生物ICBA掺杂对有机发光二极管电致发光性能的影响    闫光;赵谡玲;张福俊;徐征;孔超;张妍斐;樊星;徐叙瑢;

PCPDTBT：ICBA聚合物太阳能电池特性研究    魏栋

有机添加剂对噻吩类聚合物光活化层形貌及光伏性能影响的研究    倪南