多酸/聚3-己基噻吩光伏器件的组装及性能

【摘要】：随着固有化石能源的日益枯竭，如何合理、高效、绿色的利用太阳能成为社会各界关注的焦点，而能将太阳能直接转化为电能的太阳能电池更是深受科研界的宠爱。众所周知，单晶硅太阳能电池早已投入生产并使用，但其高成本，体积大等问题，仍制约着它只能在某些特定领域得到发展和应用，这使得新型太阳能电池的研究和发展迫在眉睫。据此，有机聚合物太阳能电池应运而生，如今研究最为热点的要数以聚3-己基噻吩（P3HT）为主体的太阳能电池，因其光电转换效率制约，至今还没能投入生产。通过电子受体的引入可以有效促进激子分离，抑制光激发电子-空穴的复合，同时提高电荷转移性能，从而提高光电转换效率。 多金属氧酸盐，简称多酸（POMs），是一种很好的电子接受体，它可以通过捕获电子来促进光生激子分离，抑制电子-空穴复合，提高电子转移速率，从而提高太阳能电池的光电转换效率。本文中制备了一系列P3HT：POMs太阳能光伏器件，并对其光电性能进行了测试研究。 1.通过电化学沉积的方法将P3HT与H3PW12O40共混沉积到ITO基底上，蒸镀铝电极形成太阳能光伏器件：ITO/PEDOT/P3HT:PW12/Al，并对各器件进行光电性能测试，结果显示，钨系列多酸可以作为电子受体与P3HT形成给-受体机制，形成类异质结结构，有效的提高了太阳能电池的光电转换效率，据此，多酸俨然成为电子受体材料里的又一颗新星。 2.研究发现多酸不仅可以作为电子受体与P3HT形成类异质结结构，它还是一个良好的电子传输层材料。在ITO/PEDO/P3HT:PCBM/Al中引入H4P2W18O62多酸作为电子传输层，制备了结构为ITO/PEDOT/P3HT:PCBM:P2W18/Al的光伏器件，测试结果表明P2W18修饰P3HT:PCBM器件光电转换效率增大了3倍，证明P2W18能够作为电子传输层来优化器件的伏打性能，为太阳能电池的多角度发展提供了依据，同时也为多酸在太阳能电池中的应用拓宽了思路。 3.为研究多酸种类和含量对太阳能电池的影响，制备了含两种不同种类多酸的光伏器件ITO/PEDOT/P3HT:PCBM:P2W18/Al，ITO/PEDOT/P3HT:PCBM:P2Mo18/Al，并分别对两种器件中多酸的浓度进行了调控，光电性能测试结果显示，钼系多酸不能与P3HT形成很好的能级匹配关系，不能提高器件的光电性能，而钨系多酸能够与P3HT的能级匹配，浓度为10-5M的钨系多酸能起到提高光电转换效率的作用。这进一步证明了多酸具有捕获和传输光生电子的作用，在提高光伏电池的转换率方面有很大的应用价值。 【关键词】：多金属氧酸盐(POMs) P3HT PCBM 太阳能电池 光电性能
【学位授予单位】：东北师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章：绪论8-29
• 1.1 前言8-9
• 1.2 太阳能电池发展历程9-12
• 1.3 太阳能电池分类12-17
• 1.3.1 按照电池的结构分类12-14
• 1.3.2 按照电池的组成材料分类14-17
• 1.4 有机太阳能电池工作原理及主要参数17-19
• 1.4.1 有机太阳能电池工作原理17
• 1.4.2 太阳能电池主要参数17-19
• 1.5 基于 P3HT 材料太阳能电池的研究19-20
• 1.5.1 P3HT 材料简介19
• 1.5.2 基于 P3HT 太阳能电池的光伏机理19-20
• 1.6 多金属氧酸盐概述20-23
• 1.6.1 多金属氧酸盐结构与性质20-22
• 1.6.2 多金属氧酸盐在太阳能电池中的应用22-23
• 1.7 选题依据及目的23-24
• 参考文献24-29
• 第二章 多酸 PW_(12)与 P3HT 形成类异质结光伏器件的组装和性能29-41
• 2.1 引言29
• 2.2 实验部分29-31
• 2.2.1 实验药品与试剂29-30
• 2.2.2 实验仪器和设备30
• 2.2.3 光伏器件的制备30-31
• 2.2.4 光学器件的表征与测试31
• 2.3 结果与讨论31-39
• 2.3.1 材料的沉积过程与表征31-34
• 2.3.2 P3HT:PW_(12)电极表面形貌分析34-35
• 2.3.3 P3HT:PW_(12)电极表面光电压谱图分析35-36
• 2.3.4 P3HT:PW_(12)光伏器件光电性能测试与分析36-37
• 2.3.5 P3HT:PW_(12)光伏器件光伏机理分析37-39
• 2.4 本章小结39-40
• 参考文献40-41
• 第三章 P_2W_(18)介入的 P3HT:PCBM 光伏器件组装和性能41-47
• 3.1 引言41
• 3.2 实验部分41-43
• 3.2.1 实验药品与试剂41-42
• 3.2.2 实验仪器和设备42
• 3.2.3 光伏器件的制备42
• 3.2.4 光学器件的表征与测试42-43
• 3.3 结果与讨论43-45
• 3.3.1 P3HT:PCBM:P_2W_(18)器件时间-电流曲线（I-T）测试与分析43-44
• 3.3.2 P3HT:PCBM:P_2W_(18)器件伏安特性曲线（I-V）测试与分析44
• 3.3.3 P3HT:PCBM:P_2W_(18)器件光伏机理分析44-45
• 3.4 本章小结45-46
• 参考文献46-47
• 第四章 多酸种类和用量对 P3HT:PCBM 光伏器件的影响47-55
• 4.1 引言47
• 4.2 实验部分47-48
• 4.2.1 实验药品与试剂47
• 4.2.2 实验仪器和设备47
• 4.2.3 光伏器件的制备47-48
• 4.2.4 光学器件的表征与测试48
• 4.3 结果与讨论48-52
• 4.3.1 P_2W_(18)及其不同含量对 P3HT:PCBM 器件光电性能影响48-50
• 4.3.2 P_2Mo_(18)及其不同含量对 P3HT:PCBM 器件光电性能影响50-52
• 4.4 本章小结52-54
• 参考文献54-55
• 第五章 结论55-56
• 致谢56-57
• 在学期间公开发表论文及著作情况57

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