基于溶液法的无铟有机太阳能电池研究

【摘要】：太阳能电池在能源领域和移动电子系统集成方面都有着广泛的应用前景。有机太阳能电池具有重量轻、柔性及材料来源广泛等特性,因而可以很好的与移动电子产品集成并为其提供持续的能量供应。 传统有机太阳能电池中所采用的铟锡氧化物(ITO)透明电极存在的制备工艺复杂及机械柔韧性差的缺点。本文通过采用高导电率的PEDOT:PSS(PH500)和喷墨打印的银网格(Ag grid)相结合的方式制备了一种基于全溶液法工艺的结构为PEDOT:PSS/Ag grid/PEDOT:PSS的透明电极。通过优化打印液滴之间的间距和底层PEDOT:PSS的表面能,制备了高度为40nm宽度大约为80μm表面形貌均匀的导电银线。基于这种银线的制备出的PEDOT:PSS/Ag grid/PEDOT:PSS导电膜的方块电阻只有35Ω/□,同时具有80%的高透光性。此外,通过改变银网格之间的间距,PEDOT:PSS/Ag grid/PEDOT:PSS导电膜的方块电阻和透光性亦可以进行调节。在制备新型结构有机太阳电池器件之前,为了获得最佳器件制备工艺,制备了结构为ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PCBM/Al的器件。通过对比前退火、后退火、不同退火温度和时间条件下器件的性能,我们发现采用前退火与后退火相结合的方式获得的器件性能最好,能量转换效率达到了2.1%。 最终采用PEDOT:PSS/Ag grid/PEDOT:PSS透明导电膜代替ITO作阳极,制备了能量转换效率达1.73%的有机太阳能电池。同时制备了基于不同银网格间距的PEDOT:PSS/Ag grid/PEDOT:PSS电极的器件。通过对其性能进行比较得出银网格间距为1mm时器件表现出最好的效率。 【关键词】：溶液法 喷墨打印 透明电极 有机太阳能电池
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-7
• 目录7-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 有机太阳能电池的现状分析10-12
• 1.3 主要工作和章节安排12-15
• 第二章 有机太阳能电池简介15-27
• 2.1 有机太阳能电池的国内外发展历程15-16
• 2.2 有机太阳能电池的基本原理16-21
• 2.2.1 有机太阳能电池工作原理16-17
• 2.2.2 主要性能表征17-21
• 2.3 主要器件结构21-24
• 2.3.1 单层活性层结构22-23
• 2.3.2 双层异质结结构23
• 2.3.3 体异质结结构23-24
• 2.4 大面积器件制备工艺24-25
• 2.4.1 卷对卷工艺24-25
• 2.4.2 涂刷工艺25
• 2.5 本章小结25-27
• 第三章 基于全溶液法的透明导电薄膜的制备27-45
• 3.1 引言27-30
• 3.2 实验部分30-33
• 3.2.1 实验准备30
• 3.2.2 器件制备30-31
• 3.2.3 实验测试31-33
• 3.3 实验结果与讨论33-44
• 3.3.1 喷墨打印银线表面形貌优化33-38
• 3.3.2 透明导电膜的透光性和导电性优化38-44
• 3.4 本章小结44-45
• 第四章 有机太阳能电池器件性能优化研究45-55
• 4.1 引言45-46
• 4.2 实验部分46-47
• 4.2.1 实验准备46
• 4.2.2 器件制备46-47
• 4.2.3 实验测试47
• 4.3 实验结果与讨论47-54
• 4.3.1 不同退火温度对器件性能的影响47-50
• 4.3.2 不同后退火时间对器件性能的影响50-54
• 4.4 本章小结54-55
• 第五章 无铟有机太阳能电池器件制备55-63
• 5.1 引言55-56
• 5.2 实验部分56-57
• 5.2.1 实验准备56
• 5.2.2 器件制备56-57
• 5.2.3 器件测试57
• 5.3 实验结果与讨论57-62
• 5.3.1 无铟有机太阳能电池器件的性能57-59
• 5.3.2 基于不同银网格间距的器件性能比较59-62
• 5.4 本章小结62-63
• 第六章 全文总结与展望63-65
• 6.1 工作总结63
• 6.2 工作展望63-65
• 参考文献65-69
• 致谢69-71
• 攻读硕士学位期间已发表论文71-73

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