混合溶剂及溶剂添加剂对聚合物太阳能电池性能影响的研究

【摘要】：聚合物太阳能电池因其制造简单、低成本、可卷曲、可大面积制备等优点，在光伏领域有着广阔的应用前景。本文对太阳能电池的发展、现状以及如何改进实验方案等方面进行了探讨，同时介绍了聚合物太阳能电池的相关理论。 为了提高器件的转换效率，我们对实验进行了改进，在溶剂上进行了选择，当混合某些溶剂时，最后器件成膜效果较为理想，而且转换效率也有了质的提高。有机聚合物材料我们选择了PCDTBT和PC71BM，溶剂上选择了氯苯和氯仿的搭配，当它们以体积比1:1混合时，所得的器件的转换效率最高，平均效率达到了6.82%，而某些器件的效率达到了7.12%。从影响电池性能的各项参数来看，填充因子，短路电流密度等都有了较大的提高，从而有效的改善了器件的性能。 本文还研究了添加剂对有机聚合物太阳能电池的影响，利用有机掺杂体系制成本体异质结，将一些化学试剂添加到活性层溶液中，所得到的薄膜可以吸收更宽波长范围的太阳光，从而既有效地吸收了光子，又保证了电荷的有效分离。从微观结构上我们看到能形成良好的网络互穿轨道，有利于激子分离的输运。我们提出：添加硝基苯后，溶液中的给体材料与硝基苯形成一种电子转移配合物，成膜后，在给体材料和受体材料之间形成中间能级，使得电子的转移更加迅速，从而荧光的强度得到了很大程度的削减。使得电子的转移更加有效，减小了在转移过程中的损耗，提高了器件的性能。通过实验证实，器件的光电转换效率得到了一定程度提高。这为以后在活性层的研究上，对有机聚合物太阳能有了进一步的认识。 【关键词】：聚合物太阳能电池 混合溶剂 短路电流密度 填充因子 光电转换效率电子转移配合物
【学位授予单位】：河北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-19
• 1.1 引言9
• 1.2 太阳能电池的发展9-10
• 1.3 太阳能电池的原理10-11
• 1.4 太阳能电池等效电路11-14
• 1.5 太阳能电池材料介绍14-16
• 1.5.1 活性层材料14-15
• 1.5.2 电极材料15-16
• 1.5.3 电极修饰层材料16
• 1.6 聚合物太阳能电池的结构16-19
• 1.6.1 单质结结构17
• 1.6.2 异质结结构17-19
• 第2章 溶剂对聚合物太阳能电池性能的影响19-27
• 2.1 引言19
• 2.2 实验过程19-22
• 2.2.1 溶液的配制20-21
• 2.2.2 ITO 玻璃的刻蚀及清洗21
• 2.2.3 电池的制备21-22
• 2.3 结果分析22-26
• 2.3.1 J—V 特性曲线22-24
• 2.3.2 器件的外量子效率24-25
• 2.3.3 器件的 AFM 示意图25-26
• 2.4 小结26-27
• 第3章 添加剂对有机聚合物太阳能电池性能的影响27-33
• 3.1 引言27
• 3.2 实验27-28
• 3.3 结果分析28-31
• 3.3.1 J-V 曲线28-29
• 3.3.2 膜层的吸收谱及外量子效率29-30
• 3.3.3 各器件的相位图30-31
• 3.4 小结31-33
• 第4章 硝基苯对聚合物薄膜太阳能电池性能的研究33-41
• 4.1 引言33
• 4.2 膜层的荧光光谱33-34
• 4.3 能级结构图34-35
• 4.4 器件的性能分析35-40
• 4.4.1 J-V 特性曲线及吸收谱35-37
• 4.4.2 器件的外量子效率37-38
• 4.4.3 各膜层的 AFM 三维高度图38-40
• 4.5 小结40-41
• 结束语41-43
• 参考文献43-45
• 致谢45-46
• 攻读学位期间取得的科研成果46

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