P3HT:PC_(61)BM反式聚合物太阳能电池的制备与性能研究

【摘要】：本论文简要介绍了聚合物太阳能电池的常用材料、器件结构、本体异质结型(BHJ)聚合物太阳能电池(PSCs)的工作原理及发展近况。在本体异质结型聚合物太阳能电池中，界面材料的性质以及载流子迁移率是影响PSCs光电转化效率的重要因素。因此，本论文主要研究了界面层和小分子添加剂对P3HT: PC_(61)BM聚合物太阳能电池反向器件性能的影响。主要研究内容如下： 1、采用磁控溅射的方法制备了致密的TiO_2薄膜并用于反式聚合物太阳能能电池，并研究了TiO_2薄膜的晶化度以及厚度对P3HT: PC_(61)BM聚合物太阳能电池反向器件性能的影响规律。研究结果表明，当TiO_2电子传输层的厚度在42nm时，基于未退火处理的TiO_2薄膜电子传输层的PSCs的光伏参数为：Jsc=9.11mA.cm-2；Voc=0.63V；FF=0.50；PCE=2.85%。TiO_2薄膜经过450℃下退火30min后，其PSCs器件的性能参数为：Jsc=10.02mA.cm-2；Voc=0.66V；FF=0.57；PCE=3.75%。因此，TiO_2薄膜的结晶，有利于提高器件的光伏性能。同时我们还研究了TiO_2薄膜的厚度对器件性能的影响，研究结果表明，厚度在实验范围内，TiO_2对可见光的透过率影响极小，但对紫外光的吸收随着TiO_2厚度的增加而增强，故一定厚度的TiO_2有利于保护光活性层。当厚度在42nm~73nm之间时，器件性能较好。这是因为TiO_2太薄时，TiO_2薄膜存在一定程度的缺陷，导致电子与空穴复合严重，故器件的并联电阻较小，器件性能降低；而TiO_2太厚则使器件的串联电阻增大。 2、以DH4T作为P3HT: PC_(61)BM光活性层的添加剂，并研究了DH4T的含量对其反式聚合物太阳能电池器件光电转换性能的影响。初步研究结果表明，在P3HT: PC_(61)BM光活性层中加入一定量的DH4T有利于提高器件性能。当不添加DH4T时，基于P3HT: PC_(61)BM光活性层的反式PSCs的光伏参数为：Jsc=10.00mA.cm-2；Voc=0.66V；FF=0.56；PCE=3.68%。而当在光活性层中加入10%的DH4T时，其反式PSCs器件的光伏参数为：Jsc=10.30mA.cm-2；Voc=0.67V；FF=0._(61)；PCE=4.22%。DH4T的加入主要提高了器件的填充因子，其短路电流密度增加的比较小，而开路电压基本上保持不变。DH4T的加入，可能提高了光活性层的空穴迁移率，从而提高了器件的填充因子和短路电流密度。开路电压主要决定于给体材料的HOMO能级与受体的LUMO能级，故开路电压基本保持不变。 【关键词】：聚合物太阳能电池 反向器件 电子传输层 P3HT PC_(61)BM DH4T
【学位授予单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：O631.1;TM914.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 文献综述9-29
• 1.1 研究背景9
• 1.2 聚合物太阳能电池概述9-23
• 1.2.1 聚合物太阳能电池的特点10-11
• 1.2.2 聚合物太阳能电池的工作原理11-13
• 1.2.3 聚合物太阳能电池的性能参数13-14
• 1.2.4 聚合物太阳能电池给体材料14-18
• 1.2.5 聚合物太阳能电池受体材料18-19
• 1.2.6 聚合物太阳能电池的器件结构19-23
• 1.3 界面层材料的作用23-26
• 1.3.1 阳极界面层23-24
• 1.3.2 阴极界面层24-25
• 1.3.3 光学间隔层25-26
• 1.4 反式聚合物太阳能电池的研究26-28
• 1.5 聚合物太阳能电池的发展趋势28
• 1.6 本论文的设计思想与研究内容28-29
• 第2章 反应磁控溅射制备的 TiO_2薄膜对光伏器件的性能影响29-38
• 2.1 引言29-30
• 2.2 实验部分30-31
• 2.2.1 仪器和试剂30
• 2.2.2 致密 TiO_2薄膜的制备步骤30
• 2.2.3 活性层溶液的制备30
• 2.2.4 器件的制备30-31
• 2.3 实验结果及分析讨论31-36
• 2.3.1 TiO_2薄膜晶化度对光伏器件性能的影响31-33
• 2.3.2 TiO_2薄膜的厚度对光伏器件性能的影响33-36
• 2.4 本章小结36-38
• 第3章 DH4T 掺杂对器件性能影响的研究38-43
• 3.1 引言38-39
• 3.2 实验部分39
• 3.2.1 仪器和试剂39
• 3.2.2 TiO_2阴极界面层的制备39
• 3.3 实验结果与讨论39-42
• 3.4 本章小结42-43
• 总结展望43-44
• 参考文献44-51
• 附录 A 试剂、药品及其纯化方法51-52
• 附录 B 仪器及测试条件和方法52-53
• 致谢53-54
• 攻读硕士学位期间发表论文情况54

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

磁控溅射法中影响薄膜生长的因素及作用机理研究    郝正同;谢泉;杨子义;

有机太阳能电池应用前景展望    刘小青;王立;

基于有机薄膜的太阳能电池材料与器件研究进展    密保秀;高志强;邓先宇;黄维;

空间电荷限制电流法测量共混体系中空穴的迁移率    於黄忠;

靶基距对直流反应磁控溅射制备TiO_2薄膜光学性质的影响    王贺权,沈辉,巴德纯,汪保卫,闻立时

有机共混结构叠层太阳电池的研究进展    於黄忠;

CuPc-PCTDA有机薄膜太阳电池性能模拟与结构优化    姜冰一;郑建邦;孙肖芬;王春峰;

NiTi合金生物医用材料表面改性的研究进展    申卫星;蔡开勇;

射频磁控溅射制备钛酸锶钡薄膜的研究进展    林泽彬;蔡苇;刘行冰;宋云霞;符春林;

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;

沉积膜厚度对NdFeB薄膜形貌和磁性能的影响    张凯;张敏刚;刘文峰;杨利斌;

磁控溅射参数对钛薄膜结构及阳极氧化的影响    王鸿;王金淑;李春;李洪义;

低温处理的TiO_2纳米颗粒薄膜作为缓冲层的有机光伏电池    李明阳;韩雪松;许新蕊;马春宇;杨利营;秦文静;印寿根;张凤玲;

量子点在聚合物太阳电池中的应用    岳文瑾;聂光军;

有机层/阴极界面修饰对体异质结聚合物太阳能电池性能的影响    张永志;李福山;吴朝兴;蔡寿金;郭太良;

基底温度对喷涂技术制备大面积有机太阳能电池性能的影响    胡雪花;李福山;吴朝兴;郭太良;

中频反应磁控溅射法制备Al_2O_3:Ce~(3+)发光薄膜工艺条件优化    廖国进;巴德纯;闻立时;刘斯明;阎绍峰;

PEDOT:PSS薄膜的掺杂改性及其在有机太阳能电池中的应用研究    李蛟

窄带隙共轭聚合物的制备与光伏性能研究    邓丹

基于氧化石墨烯/聚合物光伏特性的研究    刘智勇

超高真空有机分子薄膜生长实时原位荧光显微方法与系统    鄢志丹

低能带隙、低HOMO能级的给/受体聚合物太阳能电池材料的设计、合成及光伏性能    张国兵

纳秒脉冲激光诱导单晶硅材料荧光效应的研究    刘春阳

纳米结构金属氧化物过氧化氢及DNA传感器研究    宗小林

溅射铜和铜合金薄膜的微观结构与性能    王新建

基于酞菁的有机近红外发光器件与太阳能电池    范昭奇

卟啉酞菁类化合物的设计合成及其在太阳能电池中的应用    张天慧

有机小分子太阳电池阴极修饰的研究    李方馨

聚合物光伏电池的性能优化及稳定性研究    王亚凌

苝酰亚胺光电聚合物的制备及其功能应用    马琮

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

金属酞菁敏化太阳能电池性能研究    朱静燕

电弧源制备氧化铝薄膜的工艺研究    刘哲

基于FBG光纤光栅薄膜温度传感器的研究    王秋艳

TiO_2薄膜的磁控溅射制备及其光催化性能研究    武秀芳

TiO_2薄膜微结构及其光电特性研究    马锦

射频磁控溅射法制备TiO_2，ZnO薄膜及性质研究    邱骏

有机太阳能电池研究进展    任斌;赖树明;陈卫;黄河;

基于叠层结构的本体异质结有机太阳电池    张馨芳;徐征;赵谡玲;张福俊;李妍;吴春瑜;陈跃宁;

共混型聚合物太阳电池原理及研究进展    於黄忠;彭俊彪;

太阳电池减反射膜设计与分析    杨文华,李红波,吴鼎祥

不同厚度的活性层及阴极的改变对聚合物太阳电池性能的影响    於黄忠;温源鑫;

高效染料纳晶太阳能电池    黄昀昉,吴季怀

纳米晶液结太阳能电池研究进展    曾仲献,杜宇平,李红,章伟光

太阳照亮前程——施正荣:身家160亿成中国内地新首富    全景;

“缺陷”碳纳米管薄膜可提高太阳能电池效率    周洪英;

日本宫崎县建成世界最大规模太阳能电池厂    

人造卫星用新型高效太阳能电池的研制    杨谨福

施正荣 点光成金    田益蔓;

电子化学品    

天威英利：太阳能产业标本    葛鑫;

纳米晶可编织纤维太阳能电池研究    

太阳能电池输出特性的分析及检测    张海波;

谈太阳能路灯原理    胡昊伟;黄敏;

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;

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

双层氮化硅减反膜晶体硅太阳能电池的研究    刘志平