界面材料在新型太阳能电池中的应用及器件性能研究

【摘要】：随着全球科学技术不断的创新发展,人类对新能源有效利用的需求程度越来越高。众所周知,有机太阳能电池(OPV)和有机无机卤化钙钛矿电池被视为新型太阳能电池中的杰出代表,在近年来,一些科研人员将目光聚焦在此类电池的研究和发展上来。通过对新型太阳能电池器件和机理的研究,科研人员想在新能源的领域有所突破,为其工业化的生产奠定基石。近来,各种器件的结构,包括有机太阳能电池本体异质结、有机无机卤化钙钛矿的介孔和平面结构的研究已经被不断推进和发展。前期的研究表明:无论是提高器件的效率还是在提升器件稳定性,界面层对于器件的贡献非常突出。本论文主要围绕新型的界面修饰对于新型太阳能器件的应用与功能进行展开。首先,界面层在电子传输和空穴传输上均起到关键作用,通过对电池器件界面修饰的实验研究,可以帮助我们很好的理解激子的产生、分离、传输和复合,从而有利于深入研究新型电池器件的结构与机理;其次,通过对电池器件界面修饰,研究如何改善活性层的形貌、提高电子传输层的性能;最后探究钙钛矿空穴传输层的性能,具体内容如下:1.选取带有特殊基团的糖精分子作为界面修饰材料,将其甲醇溶液旋涂于活性层的表面作为界面修饰,从而达到提高电子传输性能的目的,相对于无界面层修饰的电池器件,转换效率PCE由4.69%提高到8.54%。2.通过引进聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为氧化锌(ZnO)纳米晶的修饰层,电子传输层实现了氧化锌(ZnO)纳米晶/聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的叠层结构。相比较于仅氧化锌纳米晶的器件,叠层器件转换效率PCE由8.08%增加到9.10%。3.引进蛋氨酸到PEDOT:PSS中进行有机无机卤化钙钛矿电池的器件研究,掺杂的空穴传输层效果得到了一定程度的改善。相对于单一的PEDOT:PSS空穴传输层,掺杂的器件转换效率实现了由9.79%增加到12.62%。 【关键词】：有机太阳能电池 有机无机卤化钙钛矿电池 界面材料
【学位授予单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM914.4;TB34
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-21
• 1.1 太阳能电池发展的历史8-9
• 1.2 有机太阳能电池的发展9-10
• 1.3 有机无机卤化钙钛矿太阳能电池的发展10-14
• 1.3.1 有机太阳能和有机无机卤化钙钛矿电池的原理和性能参数12-14
• 1.4 界面层的研究进展14-19
• 1.4.1 有机太阳能电池界面层的概述14-16
• 1.4.2 有机太阳能电池界面材料16-18
• 1.4.3 界面层在有机无机卤化钙钛矿电池中的应用18-19
• 1.5 论文的设计思想和研究内容19-21
• 第二章 糖精应用于OPV电子传输层21-33
• 2.1 研究背景21
• 2.2 实验部分21-33
• 2.2.1 实验材料和仪器21-22
• 2.2.2 界面层和活性层的制备22
• 2.2.3 器件组装22
• 2.2.4 实验结果与数据讨论22-32
• 2.2.5 本章小结32-33
• 第三章 PVP可溶性聚合物和ZnO纳米晶应用于叠层电子传输层33-45
• 3.1 研究背景33-34
• 3.2 实验部分34-44
• 3.2.1 实验材料和仪器34
• 3.2.2 氧化锌纳米晶的制备和聚乙烯吡咯烷酮的实验制备34
• 3.2.3 器件的组装34-35
• 3.2.4 实验结果与数据讨论35-44
• 3.3 小结44-45
• 第四章 优化PEDOT:PSS改善钙钛矿电池45-53
• 4.1 研究背景45
• 4.2 实验部分45-46
• 4.2.1 实验材料与仪器45-46
• 4.2.2 钙钛矿前驱体溶液的配置和界面层的溶液的制备46
• 4.2.3 器件的组装46
• 4.3 实验结果与讨论46-51
• 4.4 小结51-53
• 第五章 总结与展望53-55
• 参考文献55-61
• 致谢61-62
• 硕士期间发表论文情况62

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