基于P3HT:PC_(61)BM的有机聚合物太阳能电池：表面形貌与界面修饰的研究

【摘要】：近年来，对于能源的急剧消耗和化石燃料燃烧产生的二氧化碳所造成的环境污染，使得人们迫切地寻找一种清洁的可再生能源。有机太阳能电池柔性、质轻、低成本等优点使其成为目前最热门，同时也最具有前景的研究领域。过去的几年中，有机太阳能电池的能量转化效率迅速提高，目前已达到10%左右。 有机太阳能电池的活性层形貌和金属/有机层间的界面对于器件的性能起到了至关重要的作用。细致的调控活性层形貌、或者制备一层功能性界面修饰层能够大幅度地提高器件的效率。因此我们做了一些基于P3HT:PCBM的太阳能电池的活性层调控及界面修饰的研究。 首先，我们研究了热退火对基于P3HT:PCBM器件性能的影响。我们制备了器件结构为ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PC_(61)BM/Al的器件。我们改变了退火温度和退火时间后，发现退火后器件的效率显著的提高。在140℃15分钟退火时，器件达到了最高的效率：开路电压Voc为0.62V,短路电流为7.52mA/cm~2,填充因子为0.59,效率为2.76%。然后我们在Al电极与活性层之间蒸镀了一层LiF修饰层。当LiF为2nm时，于是得到最好的结果：开路电压Voc为0.64V,短路电流为9mA/cm2,填充因子为0.66,效率为3.78%。 接着我们合成了溶于甲醇的氧化锌纳米粒子。我们将氧化锌纳米粒子旋涂在活性层与Al电极之间，并调节了氧化锌层的膜厚。得到器件的最高效率为：开路电压Voc0.64V,短路电流为9.58mA/cm~2,填充因子为0.60,效率为3.70%。此外我们还利用紫外吸收光谱、TEM、AFM对氧化锌纳米粒子进行了表征。 【关键词】：P3HT PCBM 热退火 LiF ZnO 界面修饰层 聚合物太阳能电池
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 中文摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-32
• 1.1 引言8-9
• 1.2 有机太阳能电池9-20
• 1.2.1 有机太阳能电池的研究背景9-17
• 1.2.2 有机太阳能电池的工作原理17-18
• 1.2.3 有机太阳能电池性能表征18-20
• 1.3 有机太阳能电池的器件优化20-30
• 1.3.1 活性层形貌的控制20-26
• 1.3.1.1 退火处理20-24
• 1.3.1.2 溶剂的选择24-26
• 1.3.2 界面工程26-30
• 1.4 本论文的设计思想30-32
• 第二章 基于 P3HT:PC_(61)BM 的聚合物体异质结太阳能电池32-39
• 2.1 引言32-33
• 2.2 实验部分33-34
• 2.2.1 样品及试剂33
• 2.2.2 测试仪器及实验33
• 2.2.3 器件制备33-34
• 2.3 结果与讨论34-38
• 2.3.1 热退火对基于 P3HT:PC_(61)BM 的聚合物太阳能电池性能的影响34-36
• 2.3.2 LiF 界面修饰层对 P3HT:PC_(61)BM 的聚合物太阳能电池性能的影响36-38
• 2.4 本章小结38-39
• 第三章 氧化锌纳米粒子为界面修饰层的聚合物体异质结太阳能电池39-48
• 3.1 引言39-41
• 3.2 实验部分41-42
• 3.2.1 样品及试剂41
• 3.2.2 测试仪器及实验41
• 3.2.3 氧化锌纳米粒子制备及器件制备41-42
• 3.3 结果与讨论42-47
• 3.3.1 氧化锌纳米粒子的表征42-44
• 3.3.2 基于银纳米盘聚合物太阳能电池的光伏性能44-47
• 3.4 本章小结47-48
• 第四章 结论48-49
• 参考文献49-54
• 致谢54

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