聚合物有机太阳能电池器件的研究

【摘要】： 当今世界随着经济的快速发展,能源问题越来越引起人们的重视。矿物燃料枯竭引起的能源危机,燃烧矿物燃料引起的温室效应使得人类的生存环境面临重大挑战。占地球总能量99%以上的太阳能逐渐进入人们的视野,太阳能所具有的分布广阔获取方便、对人无害不污染环境、取之不尽用之不竭的优点受到众多科学家的青睐。本论文则是针对具体基于聚合物有机太阳能电池的研究,主要在两个方面进行了有益探索: 第一,对于不同结构的有机太阳能电池的比较研究。我们使用了MEH-PPV为给体(空穴传输)、C60为受体(电子传输)首先制备了分层和体异质结结构的两种器件,器件结构为ITO / PEDOT:PSS / MEH-PPV/ C60 / Al和ITO / PEDOT:PSS / MEH-PPV:C60 / Al。之后又制备了结构为ITO /PEDOT:PSS / MEH-PPV:C60 / C60 / Al的第三个器件。我们比较了这三种器件的光伏性质,发现器件3的短路电流密度(JSC)比器件1和器件2的分别增加了300%和150%,开路电压(VOC)分别增加了100%和20%。这主要是由于C60层增加了电子由受体传输到负电极的通道并增大了给体受体界面面积。另一原因是这一C60层一定程度地阻挡了空穴从有机物向阴极的传输。因此这一结构上的改进有效地改善了电池的性能。 第二,基于对前面工作的进一步深入,探讨了对于有机太阳能电池的阳极修饰的比较研究,得到了令人兴奋的结果。在这一部分共制备了四种不同结构的有机太阳能电池器件。其器件结构是,器件1:ITO / LiF / PEDOT:PSS / MEH-PPV / C60 / Al、器件2:ITO / PEDOT:PSS / MEH-PPV / C60 / Al、器件3:ITO / LiF / PEDOT:PSS / MEH-PPV :C60 / C60 / Al和器件4:ITO / PEDOT:PSS / MEH-PPV:C60 / C60 / Al。之后我们测量了它们的电流-电压特性,结果显示出在ITO和PEDOT:PSS之间插入一薄层LiF使得器件性能得到较大提高。其器件1的JSC和FF比器件2的提高了74%和31%;器件3的JSC比器件4的提高了约40%。这主要是由于LiF层在ITO和PEDOT:PSS之间形成了良好的界面特性,并且本文作者推测LiF层可能有效地抑制 【关键词】：有机太阳能电池 体异质结 阳极修饰 结构优化
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 中文摘要5-7
• ABSTRACT7-8
• 前言8-13
• 1 有机太阳能电池综述13-23
• 1.1 引言13
• 1.2 有机太阳能电池的国内外研究进展13-14
• 1.3 有机太阳能电池工作原理及其等效电路简述14-16
• 1.4 有机太阳能电池材料简述16-19
• 1.4.1 小分子材料16-17
• 1.4.2 聚合物材料17-18
• 1.4.3 电极材料18-19
• 1.5 太阳能电池的几个重要特性19-23
• 1.5.1 太阳能电池的光谱响应特性19-20
• 1.5.2 太阳能电池的伏安特性曲线20-23
• 2 聚合物/C_(60)异质结有机太阳能电池的研究23-32
• 2.1 引言23-25
• 2.2 器件制备25-26
• 2.3 实验结果与讨论26-30
• 2.3.1 对器件中薄膜材料的光吸收率的测量与分析27-28
• 2.3.2 在光照下对器件I-V特性的测量与分析28-29
• 2.3.3 对器件光谱响应的测量与分析29-30
• 2.4 本章结论30-32
• 3 阳极修饰方法提高有机太阳能电池性能的研究32-41
• 3.1 引言32
• 3.2 器件制备32-33
• 3.3 实验结果与讨论33-40
• 3.3.1 在光照下对器件I-V特性的测量与分析35-38
• 3.3.2 对器件中薄膜材料的光吸收率的测量与分析38-39
• 3.3.3 对器件光谱响应的测量与分析39-40
• 3.4 本章结论40-41
• 4 结论41-42
• 参考文献42-47
• 作者简历47-48

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