聚合物有机太阳能电池器件的性能研究

【摘要】：聚合物太阳能电池具有制造工艺简单、成本低、可卷曲、安全性高、能大面积制备等优点,具有广阔的应用前景,越来越受到人们的广泛关注。本文主要对聚合物太阳能电池的发展历史、发展现状及存在的问题进行了探讨,介绍了聚合物太阳能电池的相关知识。 为了获得较高的能量转换效率,本文研究了退火温度对聚合物太阳能电池器件的影响,并在退火的基础上,在太阳能电池的活性层和阴极之间加入一薄层ZnO作为空穴阻挡层。通过实验,我们得到:退火温度直接影响聚合物太阳能电池的能量转换效率,用P3HT:PCBM作为聚合物太阳电池活性层时,在退火温度为130℃时效果最好,能量转换效率达到2.65%;器件中加入ZnO层之后,能量转换效率明显提高,由原来的2.65%升高到3.45%。 我们采用一种新的电子给体材料PCDTBT,与电子受体材料PC_(71)BM混合制成溶液作为聚合物太阳能电池的活性层,制备了4种不同结构的太阳能电池器件,通过与传统的活性层材料P3HT:PC_(61)BM相对比,发现旋涂活性层PCDTBT:PC_(71)BM的厚度为80nm时,电池的性能最好,新的材料可以使电池的能量转换效率大大提高,其电池器件在100mw/cm~2光照强度下,开路电压可达0.89V,短路电流密度为12.3mA/cm~2,能量转换效率为5.38%。 本文还研究了电极修饰层对聚合物太阳能电池能量转换效率的影响,我们制备了结构相同、空穴传输层不同的聚合物有机太阳能电池器件,发现器件的性能与空穴传输层的电导率有关。随着空穴传输层电导率的增加,器件的短路电流密度增大,开路电压和填充因子减小。用PEDOT:PSS作为空穴传输层时,器件的性能最好,能量转换效率达到5.03%。 【关键词】：聚合物太阳能电池 退火温度 ZnO PCDTBT PC71BM 能量转换效率 活性层厚度 电导率
【学位授予单位】：河北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 有机太阳能电池综述9-18
• 1.1 引言9
• 1.2 有机太阳能电池的发展历史及现状9-15
• 1.3 有机聚合物太阳能电池的基本原理及主要参数15-18
• 第2章 ZnO对有机聚合物太阳能电池性能的影响研究18-27
• 2.1 引言18
• 2.2 实验材料和实验器件结构18-20
• 2.3 器件的制备20-21
• 2.4 结果与讨论21-26
• 2.4.1 不同退火温度影响电池性能21-23
• 2.4.2 不同厚度的ZnO薄膜对电池性能的影响23-26
• 2.5 小结26-27
• 第3章 不同活性层材料的聚合物太阳能电池器件性能研究27-34
• 3.1 引言27
• 3.2 实验介绍27-28
• 3.3 结果与讨论28-33
• 3.3.1 活性层厚度不同对有机聚合物太阳能电池性能的影响28-31
• 3.3.2 不同活性层材料对聚合物有机太阳能电池的影响31-33
• 3.4 小结33-34
• 第4章 空穴传输层对聚合物有机太阳能电池的影响34-39
• 4.1 引言34
• 4.2 实验介绍34-35
• 4.3 结果与讨论35-36
• 4.4 重复性实验结果36-38
• 4.5 小结38-39
• 结束语39-40
• 参考文献40-43
• 致谢43

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