小分子有机光伏器件的研究

【摘要】：有机光伏器件因为其柔韧性高、制作成本低以及轻便等方面的优点而备受重视，并且有望成为下一代的新型能源。当前学术界对有机光伏器件的研究主要体现为如何有效提高有机光伏器件的效率以及稳定性，以达到商业化该领域的目的，进而造福人类生活。 本论文针对小分子有机光伏器件性能提高展开研究。首先简单介绍了有机光伏器件的发展史、基本工作原理以及性能表征等方面内容，接着针对标准器件进行了制备工艺的探索，然后针对小分子有机光伏器件的工作机理及实验进行了探索，旨在提高器件性能，进一步揭示器件机制。论文主要研究内容分为两个方面。 第一，以小浓度掺杂磷光材料作为给体，制备基于MoOx/C60: x%磷光材料的有机光伏器件。这些磷光材料包括：Ir(ppy)3、Ir(BPPya)3、Ir(CzPPya)3。首先，通过一系列不同Ir(ppy)3掺杂浓度的有机光伏器件对比研究，分析了开路电压、短路电流与Ir(ppy)3掺杂浓度的关系，并得出最优器件结构。结果显示，5%Ir(ppy)3掺杂的器件性能最佳，效率达到1.7%。为了使器件效率得到进一步提升，采用吸收比C60强烈的C70作为受体材料，使光电转换效率进一步提升至3.0%。其次，使用本课题组自制铱配合物Ir(BPPya)3、Ir(CzPPya)3作为给体，制备相同结构器件，且器件性能较好。这说明磷光材料作为给体的小分子有机光伏器件具有一定的研究价值。 第二，把DBP作为给体材料，制备DBP/DBP: x%C60/C60结构的本体异质结有机光伏器件。通过改变DBP与C60的掺杂浓度，得出最佳器件结构，并把该结构制备的器件与DBP的平面异质结器件性能相对比，来探索使用DBP作为给体材料的本体异质结有机光伏器件的性能。研究显示，本体异质结器件性能更好；且当DBP与C60掺杂比x为20时，器件性能最佳，器件的光电转换效率达到2.5%，较DBP的平面异质结构器件效率提升了25%。 【关键词】：有机光伏 体异质结 小浓度掺杂 磷光材料 DBP
【学位授予单位】：南京邮电大学
【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8-13
• 1.1 研究背景和意义8-9
• 1.2 有机光伏器件的发展历程与现状9-11
• 1.3 本论文的主要工作11-13
• 第二章 有机光伏器件的原理、结构及性能参数13-21
• 2.1 有机光伏器件的工作原理13-15
• 2.2 有机光伏器件的常见结构15-19
• 2.2.1 单层结构15-16
• 2.2.2 双层异质结结构16-17
• 2.2.3 本体异质结结构17-18
• 2.2.4 叠层结构18-19
• 2.3 有机光伏器件的性能参数19-21
• 第三章 有机光伏器件的制备与表征21-26
• 3.1 器件制备21-24
• 3.1.1 玻璃基片的制备21-22
• 3.1.2 等离子处理22-23
• 3.1.3 真空蒸镀23-24
• 3.2 器件的测试系统24-26
• 3.2.1 J-V 特性曲线测试24-25
• 3.2.2 入射光转换效率（IPCE）的测试25-26
• 第四章 标准器件工艺参数的设置与膜厚的探索26-36
• 4.1 引言26-27
• 4.2 等离子处理时间及蒸镀工艺参数设置27-29
• 4.3 活性层厚度的研究29-35
• 4.4 本章小结35-36
• 第五章 基于低比例磷光小分子给体的 OPV 研究36-46
• 5.1 引言36-37
• 5.2 实验37
• 5.3 结果与讨论37-44
• 5.3.1 C_(60)器件的性能与 Ir(ppy)3比例的关系38-41
• 5.3.2 其他铱配合物的器件性能41-42
• 5.3.3 基于 C_(70)受体材料的器件42-44
• 5.4 结论44-46
• 第六章 基于荧光小分子给体的 OPV 研究46-51
• 6.1 研究背景46-47
• 6.2 实验47-49
• 6.3 结果分析与讨论49-50
• 6.4 小结50-51
• 第七章 总结与展望51-54
• 7.1 总结51-52
• 7.2 创新点52
• 7.3 展望52-54
• 参考文献54-61
• 附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文61-62
• 附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目62-63
• 致谢63

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