高效有机聚合物太阳能电池的制备及性能表征

【摘要】：聚合物太阳能电池(PSCs)与传统的无机太阳能电池相比具有制备方法简单(可采用喷涂,刮涂等方法制备)、成本低、重量轻以及可制备大面积柔性器件等优点而受到广泛关注。但是目前聚合物太阳能电池的能量转换效率(PCE)以及器件稳定性还无法与无机太阳能电池相抗衡,还不能实现商业化。为了改善聚合物太阳能电池性能,本论文主要从器件结构的优化、电池界面的优化以及新材料的设计合成三个角度展开工作,具体如下： (1)为了提高聚合物太阳能电池的稳定性,以TIPD作电子收集层,制备了ITO/TIPD/PBDTTT-C:PC71BM/MoO3/Al结构的反向结构聚合物太阳能电池。该器件在AM1.5G,100mW/cm2的光照条件下PCE达到7.36%,相比于该材料正向结构的光电转换效率(6.44%)提高了14%。 (2)分别以PEDOT:PSS、二(乙酰丙酮)氧化钼(MoOAA)、二(乙酰丙酮)氧化饥(VOAA)作为空穴传输层制备了ITO/PEDOT:PSS (MoOAA VOAA)/P3HT:PC61BM/Ca/Al结构的太阳能电池。用MoOAA传空穴传输层时,基于P3HT:PC61BM体系的转换效率为432%；基于P3HT:IC60BA体系的转换效率为6.38%。用VOAA作空穴传输层时,基于P3HT:PC61BM体系的转换效率为4.24%；基于P3HT:IC60BA体系的转换效率为6.20%。 (3)以P3HT为电子给体,富勒烯衍生物NC60BA为受体材料,制备了ITO/PEDOT:PSS/P3HT:NC60BA/Ca/Al结构的聚合物太阳能电池。在溶剂退火条件下,通过优化给受体比例、活性层厚度以及活性层的退火温度来提高器件性能,在AM1.5G,100mW/cm2光照条件下性能达到最优,Voc为0.82V,JSC为9.88mA/cm2, FF为67%,PCE为5.37%。由于NC60BA是无定形的,基于P3HT:NC60BA体系的太阳能电池具有较好的热稳定性,在150℃下加热20h后,器件效率仍然保持在4.5%以上 【关键词】：共轭聚合物 体异质结 反向太阳能电池 空穴传输层 富勒烯衍生物
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-29
• 1.1 聚合物太阳能电池简介10-13
• 1.2 聚合物太阳能电池的工作原理及性能参数13-18
• 1.2.1 聚合物太阳能电池的工作原理13-16
• 1.2.2 聚合物太阳能电池的性能参数16-18
• 1.3 有机光伏电池的研究现状与发展趋势18-26
• 1.3.1 聚合物给体材料研究进展18-23
• 1.3.1.1 主链具有D-A结构的聚合物19-21
• 1.3.1.2 支链共轭聚合物21-23
• 1.3.2 富勒烯受体材料23-26
• 1.4 本论文选题依据及研究内容26-29
• 第二章 聚合物太阳能电池的制备及性能表征29-35
• 2.1 引言29
• 2.2 材料的物理和电化学性质表征29-31
• 2.2.1 实验所用仪器与装置29
• 2.2.2 物理性质表征29
• 2.2.3 电化学性质表征29-31
• 2.3 聚合物太阳能电池的制备31-33
• 2.3.1 实验所用材料及仪器31
• 2.3.2 聚合物太阳能电池的制备流程31-33
• 2.4 聚合物太阳能电池的性能表征33-34
• 2.4.1 主要仪器设备33-34
• 2.4.2 有机太阳能电池性能测试34
• 2.5 聚合物太阳能电池的形貌表征34-35
• 第三章 反向聚合物太阳能电池的制备及性能表征35-50
• 3.1 引言35-36
• 3.2 实验部分36-37
• 3.2.1 材料36
• 3.2.2 仪器与测试方法36
• 3.2.3 器件制备与表征36-37
• 3.3 结果与讨论37-49
• 3.3.1 材料的合成与表征37-39
• 3.3.2 反向结构与正向结构的对比39-43
• 3.3.3 反向太阳能电池性能的影响因素43-49
• 3.3.3.1 TIPD厚度对器件性能的影响43-45
• 3.3.3.2 TIPD退火温度对器件性能的影响45-49
• 3.4 本章小结49-50
• 第四章 醇溶性修饰层在聚合物太阳能电池中的应用50-61
• 4.1 引言50-51
• 4.2 实验部分51
• 4.2.1 材料51
• 4.2.2 仪器与测试方法51
• 4.2.3 器件制备与表征51
• 4.3 结果与讨论51-60
• 4.3.1 材料性质51-52
• 4.3.2 二(乙酰丙酮)氧化钼作为空穴传输层52-56
• 4.3.2.1 基于P3HT：PCBM体系的光伏性能53-55
• 4.3.2.2 基于P3HT：IC_(60)BA体系的光伏性能55-56
• 4.3.3 二(乙酰丙酮)氧化钒作为空穴传输层56-60
• 4.3.3.1 基于P3HT：PCBM体系的光伏性能56-58
• 4.3.3.2 基于P3HT：IC_(60)BA体系的光伏性能58-60
• 4.4 本章小结60-61
• 第五章 基于P3HT与二荼基C_(60)衍生物的聚合物光伏器件的优化61-72
• 5.1 引言61-63
• 5.2 实验部分63
• 5.2.1 材料63
• 5.2.2 仪器与测试方法63
• 5.2.3 器件制备与表征63
• 5.3 结果与讨论63-71
• 5.3.1 材料的合成与表征63-67
• 5.3.1.1 NC_(60)BA的合成63-65
• 5.3.1.2 NC_(60)BA的紫外-可见吸收光谱65
• 5.3.1.3 电化学性质测试65-66
• 5.3.1.4 材料的热性能测试66-67
• 5.3.2 材料的光伏性能67-71
• 5.3.2.1 给受体比例对器件性能的影响67-68
• 5.3.2.2 热退火温度对器件性能的影响68-69
• 5.3.2.3 太阳能电池的热稳定性69-70
• 5.3.2.4 NC_(60)BA与PC_(61)BM光伏性能比较70-71
• 5.4 本章小结71-72
• 第六章 结论与展望72-74
• 致谢74-75
• 参考文献75-86
• 攻读硕士期间科研成果86-87

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

有机光电材料与有机光电器件    苑嗣纯;葛兴;赵建庄;

塑料太阳能电池的研究现状与进展    邓姝皓;刘丹;王之顺;熊依林;李洪飞;

聚合物太阳能电池光伏材料的研究进展    田娜;马晓燕;王毅霏;朱小波;李冬梅;

有机太阳能电池能量转化效率的提高思路    木丽萍;袁丹;环敏;陈志坚;肖立新;曲波;龚旗煌;

阴极材料对有机太阳电池性能的影响    木丽萍;谢勇;段卓琪;郑晓虹;

聚(2,5-二丁氧基)对苯乙炔的合成及性能研究    刘振;强军锋;彭龙贵;杨建业;王贞;

全聚苯胺太阳能电池材料的制备和性能    邓姝皓;李洪飞;王之顺;刘丹丹;朱兵;

PPV类材料的合成、改性研究进展    刘振;杨建业;强军锋;王贞;彭龙贵;

染料敏化太阳能电池用敏化剂    李祥高;吕海军;王世荣;郭俊杰;李靖;

有机太阳能电池应用前景展望    刘小青;王立;

窄带隙共轭聚合物的制备与光伏性能研究    邓丹

新型结构异质结太阳能电池的研究    沈亮

三苯胺类光敏染料用于染料敏化太阳能电池的研究    裴娟

三维有机π-共轭体系的构筑及其在光电领域的应用    罗佳

基于酞菁的有机近红外发光器件与太阳能电池    范昭奇

蝶翅分级结构功能氧化物的制备与耦合性能探索研究    张旺

活性层掺杂及阴极修饰在聚合物太阳能电池中的应用    杜海亮

卟啉酞菁类化合物的设计合成及其在太阳能电池中的应用    张天慧

两种含联吡啶配体单体的合成及其聚合反应尝试    杜昆鹏

含8-羟基喹啉的聚合金属配合物的合成及其光伏性能    肖丽芬

含8-羟基喹啉/苯并咪唑聚合金属配合物的合成及光伏性能研究    刘源

染料敏化太阳能电池光阳极和对电极的研究    冯小明

含3，4-乙烯二氧噻吩共轭聚合物与三苯胺基染料的合成及光伏性能研究    田宗芳

有机小分子太阳电池阴极修饰的研究    李方馨

提高有机太阳电池中空穴输出效率方法的研究    孟庆蕾

染料敏化电池阳极制备及敏化工艺优化研究    高培峰

CdS纳米晶热溶剂合成及其薄膜的制备    王文静

聚对苯撑乙炔（PPV）衍生物的光伏性质研究    刘文继

太阳能电池研究进展    梁宗存,沈辉,李戬洪

化学太阳能电池    黄昀昉,吴季怀

一般问题    

太阳能电池用高纯硅的制法    秦孝保

太阳能异步发电系统的研究    杨顺昌

德国最大太阳能电池厂投产    德兴

国家太阳能电池示范工程落户保定    

巧妙利用太阳能的住宅    李有观;

太阳能电池阳光普照    袁茵;

采集太阳能(下)——基础化学推进新型低成本太阳能电池的开发    高彤;

太阳能电池输出特性的分析及检测    张海波;

太阳能电池表面纳米微结构研究    李美成;

有机染料锚数对染料敏化太阳能电池性能的影响    尚会霞;罗艳红;孟庆波;占肖卫;

太阳能电池应用    孟昭渊;

用于聚合物太阳能电池的高效共轭聚合物光伏材料    李永舫;

量子点敏化太阳能电池--新材料的设计、制备及器件研究    李冬梅;罗艳红;孟庆波;

量子点敏化太阳能电池研究进展    刘铭;杨君友;冯双龙;朱虎;

高效染料钠晶TiO_2太阳能电池    黄昀昉;吴季怀;林建明;黄妙良;

富铟与富铜CuInSe_2薄膜的光电性能    王信春;

谈太阳能路灯原理    胡昊伟;黄敏;

增强太阳能装备工艺适应性    中国电子科技集团公司第45研究所副所长 裴二章

太阳能电池：让你用得起    李禾

光纤也能变身太阳能电池    杨东

太阳能厂跨洋吸金 几家欢乐几家愁    黄女瑛 DigiTimes

太阳能电池级多晶硅光伏项目落户益阳    记者　 郭云飞 通讯员　 张世平

涉足太阳能光伏产业公司一览    詹铃

依靠太阳能的家庭    杨先碧

G风帆 太阳能电池新贵    天同证券 张锐

PE“新锐”王刚：太阳能行业的坚定支持派    本报记者 翁海华

行者集团利用太阳能获新突破    记者 张国伟

聚光多结太阳能电池的设计、制备及可靠性研究    宋明辉

聚合物太阳能电池中光吸收增强效应的研究    李国龙

反型体异质结聚合物太阳能电池的研究    陶晨

有机小分子太阳能电池的效率优化及衰减性研究    邹业

窄带隙共轭聚合物的制备与光伏性能研究    邓丹

基于酞菁铜的太阳能电池的研究    刘一婷

反型聚合物太阳能电池的研究    李福民

微纳米化合物Cu-Zn-Sn-S光伏特性与新型薄膜太阳能电池的研究    陈勤妙

有机/聚合物太阳能电池：活性层结构、形貌及光伏性能    薛丽丽

知识流动理论框架下的科学前沿与技术前沿研究    庞杰

利用不同阴极缓冲层改善有机小分子Pentacene/C_（60）太阳能电池的性能    刘瑞

太阳能电池CuInS_2薄膜和ZnS薄膜的制备与性能研究    张兴良

基于太阳能的嵌入式路灯控制系统的研究与应用    刘春

用电化学阻抗谱研究染料敏化太阳能电池的电子传输与复合特性    和川

三芳基咪唑的富勒烯衍生物的合成及其在CdSe量子点太阳能电池的应用    赵爱婷

含噻吩和噻唑基元的共轭聚合物的合成和光伏性能研究    国霞

SCNTs和PPDIF应用于聚合物太阳能电池中的研究    白静璐

CuO薄膜的制备及其光伏特性研究    张春萍

敏化太阳能电池中染料的合成研究    徐丹

太阳能电池聚合物材料及DNA大分子的分子模拟    马艳红