聚合物太阳能电池的机理及实验研究

【摘要】：有机／聚合物太阳能电池具有低成本、良好的机械性和柔韧性、化学结构可操作性等优点,在光伏领域具有良好的发展前景。当前基于P3HT:PCBM的光伏器件能量转换效率已经超过8%,但仍未达到商业化的标准。目前,有机光伏的研究的热点集中于材料的选择和器件结构的优化两方面。本文选择P3HT:PCBM为材料,从优化器件结构着手,研究了不同活性层厚度和热处理温度对器件性能的影响。 1、本文首先研究了活性层厚度与旋涂机转速的关系,通过调节转速制备了9种不同活性层厚度的太阳能电池,结构为ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PCBM (Xnm)/Al。测试了各对比器件的I-V曲线和吸收光谱,并计算了器件的串并联电阻。激子扩散长度与膜厚有关,电极收集电荷的效率受激子扩散长度影响。研究得出：当器件的活性层厚度为110nm时,激子扩散长度与激子分离界面-电极间的距离的差值最大,电极收集电荷最有效。器件的主要参数为Voc=0.64V、JSC=9.22 mA/cm2、FF=0.42、PCE=4.49%.,而活性层厚度为65nm时,器件的吸收最好,但给受体间接触面较小,导致激子分离效率较低；热处理可使P3HT的HUMO能级发生变化,但变化程度随器件活性层厚度的变化而变化。 2、我们制备了8组结构完全相同的聚合物光伏器件,采用不同退火温度对8组器件进行热处理30分钟,然后测试个器件的I-V曲线、吸收光谱和外量子效率,并计算了各器件的串并联电阻。对所有参数进行归一化的整合后进行对比,发现当器件退火温度为145℃时,器件的性能最好,能量转换效率为4.09%,开路电压0.64V,短路电流密度9.23 mA/cm2,填充因子38%,串联电阻21.9ohm,并联电阻197.30hm。。热处理可使P3HT发生结构性变化,并且使复合膜内部排列更加规整,减少串联电阻,增加光吸收。本实验结果也表明,在退火时间为30分钟的前提下,P3HT发生结构性变化的温度在115℃-120℃之间。 【关键词】：有机太阳能电池 共轭聚合物 体相异质结 活性层厚度 退火温度 激子
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 致谢3-4
• 中文摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 绪论8-20
• 第一节 研究背景及意义8
• 第二节 聚合物太阳能电池效率研究进展8-10
• 1.2.1 电子给体/受体(D/A)的双层结构太阳能电池效率研究情况8-9
• 1.2.2 体相异质结面结构太阳能电池研究进展9-10
• 第三节 聚合物太阳能电池材料10-13
• 第四节 聚合物太阳能电池的基本原理13-16
• 1.4.1 太阳能电池的基本原理13-15
• 1.4.2 有机聚合物太阳能电池的基本参数15-16
• 第五节 有机聚合物太阳能电池的结构16-18
• 第六节 本文主要工作18-20
• 第二章 聚合物太阳能电池的制备及性能测试20-24
• 第一节 聚合物太阳能电池的制备20-22
• 2.1.1 器件制备所需的仪器和设备20
• 2.1.2 器件的制备工艺及流程20-22
• 第二节 有机光伏器件输出特性的测试22-24
• 第三章 活性层厚度对有机光伏器件性能的影响24-32
• 第一节 不同浓度下匀胶机转速与成膜厚度的研究24-25
• 第二节 实验结果与讨论25-30
• 3.2.1 器件的制备要点25-26
• 3.2.2 溶剂选取及材料配比原则26
• 3.2.3 结果与讨论26-30
• 第三节 本章结论30-32
• 第四章 热处理温度对有机光伏器件性能的影响32-40
• 第一节 引言32-34
• 第二节 器件的制备要点34
• 第三节 实验结果及讨论34-38
• 第四节 本章结论38-40
• 第五章 总结40-41
• 参考文献41-43
• 作者简历43-45
• 学位论文数据集45

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

聚合物本体异质结型太阳能电池研究进展    王彦涛,韦玮,刘俊峰,张辉

聚合物太阳能电池研究进展    黎立桂;鲁广昊;杨小牛;周恩乐;

有机小分子太阳能电池的界面研究    宋群梁

有机太阳能电池研究近况    赵文甲;司晶星;

基于输入失调补偿的暗电流抑制读出电路研究    黄松垒;张伟;黄张成;方家熊;

ZnPc作为有机太阳电池阴极修饰层的研究    李方馨;孟庆蕾;席曦;钱维莹;阙立志;季静佳;李果华;

薄膜太阳电池研究综述    蔺旭鹏;强颖怀;肖裕鹏;徐明磊;

有机太阳能电池研究进展    任斌;赖树明;陈卫;黄河;

体相异质结型有机太阳能电池的研究进展    李蛟;刘俊成;高从堦;

Zn_(1-x)Mg_xO薄膜及其p型掺杂的研究进展    黄桂娟;孔春阳;秦国平;

塑料太阳能电池的研究现状与进展    邓姝皓;刘丹;王之顺;熊依林;李洪飞;

有机薄膜太阳能电池发展探究    邢晓坤;

量子点太阳电池的探索    彭英才;傅广生;

基于输入失调补偿的暗电流抑制读出电路研究    黄松垒;张伟;黄张成;方家熊;

飞秒红外激光辐照PV型碲镉汞探测器实验研究    杨子宁;李文煜;程湘爱;

基于CuPc/C_(60)的有机异质结太阳电池内部光强分布的研究    席曦;孟庆蕾;李方馨;季静佳;丁玉强;李果华;

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

蓄冷降温式太阳电池组件材料和热特性的理论与实验研究    秦红

可溶性含钌配合物和空穴传输基团聚酰亚胺光伏材料的合成与表征    王艳荣

聚合物太阳能电池中光吸收增强效应的研究    李国龙

钒氧化物及其复合玻璃的制备与性质研究    齐济

太阳能高倍聚光能量传输利用理论及试验研究    韩延民

Li掺杂p型Zn_（1-x）Mg_xO薄膜及ZnO和ZnMgO纳米材料的研究    仇明侠

新型结构异质结太阳能电池的研究    沈亮

聚合物太阳能电池机理及实验研究    李卫民

氧化钛基光电子器件    王文杰

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

聚合物光伏器件和染料敏化太阳能电池柔性对电极的制备与研究    黄辉

BDT铁电薄膜和ZnO纳米带压电性能的测试与表征    荣英凤

有机小分子太阳电池阴极修饰的研究    李方馨

提高有机太阳电池中空穴输出效率方法的研究    孟庆蕾

半导体激光器等效电路模型仿真与参数提取    肖勇

高压LED恒流驱动电路研究与设计    陈丽丽

有机光伏器件的光学计算与模拟    仝海跃

全湿法制备聚合物太阳能电池的研究    冀前

有机太阳能电池材料的研究进展    段晓菲,王金亮,毛景,裴坚

高分子p-n异质结太阳电池的研究    封伟,韦玮,朱长纯

C_(60)衍生物的光电导性能研究    李凤英,徐菊华,李玉良,范楼珍,任德原,朱道本

CuPc-G-PAn/Perylenes异质结太阳电池性能研究    封伟,韦玮,曹猛,吴洪才

聚苯胺-碳纳米管复合体的制备及其光响应    封伟,易文辉,徐友龙,连彦青,王晓工,吉野胜美

有机半导体光伏打电池——共轭聚合物及其与C_(60)的复合体系    黄红敏,贺庆国,蔺洪振,王文龙,翟锦,杨俊林,彭权刚,朱道本,白凤莲

Al_(0.85)Ga_(0.15)As/GaAs太阳能电池器件工艺优化研究    陈晓杰,李爱珍,王嘉宽,胡雨生,汪乐

太阳能电池用高纯硅的制法    秦孝保

太阳能异步发电系统的研究    杨顺昌

德国最大太阳能电池厂投产    德兴

国家太阳能电池示范工程落户保定    

巧妙利用太阳能的住宅    李有观;

太阳能电池阳光普照    袁茵;

薄膜太阳能电池    徐慢;夏冬林;杨晟;赵修建;

采集太阳能(下)——基础化学推进新型低成本太阳能电池的开发    高彤;

哈博公司250兆瓦太阳能光伏项目落户浙江嘉兴    王碧辉;卢影;

太阳能电池输出特性的分析及检测    张海波;

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研究进展    刘铭;杨君友;冯双龙;朱虎;

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;

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;

谈太阳能路灯原理    胡昊伟;黄敏;

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;

揭秘太阳能电池    中国科技馆 李春才

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

反型聚合物太阳能电池的研究    李福民

聚光多结太阳能电池的设计、制备及可靠性研究    宋明辉

基于酞菁铜的太阳能电池的研究    刘一婷

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

有机小分子太阳能电池的效率优化及衰减性研究    邹业

聚合物太阳能电池中光吸收增强效应的研究    李国龙

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

无线传感器网络激光主动供能关键技术研究    王宁

太阳能电池正面银浆的制备及其性能研究    郭桂全

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

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

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

基于太阳能的嵌入式路灯控制系统的研究与应用    刘春

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

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

叠层荧光集光太阳能光伏器件的性能模拟和优化    耿俊杰

太阳能电池CuInS_2薄膜和ZnS薄膜的制备与性能研究    张兴良

新型光敏剂的合成及其在染料敏化太阳能电池中的应用    高俊雄