有机小分子太阳能电池的制备及优化

【摘要】：1986年,C.W Tang提出了双层异质结有机太阳能电池的结构；1995年,Heeger提出了体异质结太阳能电池的概念；二十一世纪有机小分子太阳能电池光电转换效率超过8%。经过二十多年的发展,有机小分子太阳能电池取得了一个又一个的突破。 本文对相同条件下不同电极修饰的可溶性小分子有机太阳能电池的性能进行了探究。在100mW/cm2光照条件下,MoO3作为阳极修饰、LiF作为阴极修饰的器件得到了2.68%的效率,主要原因是M003作为阳极修饰能够有效的收集载流子并且与活性层之间有较大的接触面积。本文对各器件在不同光照条件下的性能也进行了研究。随着入射光强的增大,短路电流Jsc在增大,开路电压Voc。几乎不变,而填充因子FF和转换效率PCE在减小,因为载流子的复合降低了、载流子的收集效率也减小了。MoO3修饰的器件在44mW/cm2光照下得到了5.2%的效率。 基于上一章研究,制备了反型结构的有机小分子太阳能电池。将反型结构器件与正型器件进行了对比,发现Ag作为阳极电极的反型器件在各个性能参数上都比正型器件有了很大提高,其中光电转换效率提高了50%。也发现了Ag作为反型器件阳极电极时的器件性能比Al做阳极电极器件的性能要高出近1倍,这是因为Ag具有较高的功函数,空穴传输性能更好；光反射率高,利于光吸收;导电性比Al好。不同退火条件下,两个反型器件的性能参数变化趋势也是一致的,且经过70℃退火后,两个器件的性能都有所提高。 不同制备条件的PbPc薄膜被应用到相应的有机太阳能电池中,通过对比两种器件的性能,发现倾斜式生长制备的PbPc薄膜在应用到器件中时,得到了比普通器件更高的光电转换效率。效率增大的主要因素是倾斜式生长制备的PbPc薄膜和C60之间的接触面积增大。两种器件在不同光照条件下的J-V特性也得到进一步研究,其短路电流均随着入射光功率的增大而增大。 【关键词】：有机小分子太阳能电池 电极修饰 湿法制备 反型结构 倾斜式生长
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-9
• 序言9-10
• 目录10-12
• 1 引言12-29
• 1.1 有机太阳能电池的产生与发展12-13
• 1.2 有机太阳能电池的基本原理及特性参数13-15
• 1.3 有机太阳能材料简介15-18
• 1.3.1 给体材料15-17
• 1.3.2 有机太阳能电池受体材料17-18
• 1.4 有机太阳能电池在结构优化方面的研究18-24
• 1.4.1 叠层结构19-21
• 1.4.2 反型结构21-24
• 1.5 有机太阳能电池在工艺上的优化研究24-28
• 1.5.1 倾斜式薄膜生长24-26
• 1.5.2 界面修饰26-27
• 1.5.3 添加剂27-28
• 1.6 本章小结28-29
• 2 电极修饰对有机小分子太阳电池的影响29-39
• 2.1 改变电极修饰层的依据29-30
• 2.2 实验内容30-31
• 2.3 结果与讨论31-37
• 2.3.1 吸收光谱31-32
• 2.3.2 器件的J-V特性曲线对比32-35
• 2.3.3 修饰层表面形貌的影响35-36
• 2.3.4 不同光照下的器件性能36-37
• 2.4 本章小结37-39
• 3 不同电极对反型有机小分子太阳能电池的影响39-46
• 3.1 选择反型结构的依据39
• 3.2 实验条件39-40
• 3.3 结果与讨论40-45
• 3.4 本章小结45-46
• 4 倾斜式生长薄膜对有机小分子太阳能电池的影响46-57
• 4.1 倾斜式薄膜生长原理46-47
• 4.2 倾斜式薄膜生长应用于有机小分子太阳能电池47-56
• 4.2.1 选择倾斜式薄膜生长技术的依据47-48
• 4.2.2 器件制备过程48-49
• 4.2.3 实验结果与讨论49-56
• 4.3 本章小结56-57
• 5 结论57-59
• 参考文献59-67
• 附录A67-68
• 索引68-69
• 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果69-71
• 学位论文数据集71

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