提高体异质结有机太阳能电池特性的研究

【摘要】： 有机太阳能电池以其价廉、质轻、柔性以及可制备大面积电池器件而获得了越来越多的关注和研究,取得了较大的发展。但相较于无机硅太阳能电池,有机太阳能电池的光电转换效率较低,而当前的研究主要是从器件的改进以及新型有机材料的合成这两个方面入手。本文结合当前研究进展以及实验室的条件,通过处理ITO电极、增加插入层、利用窄带隙的有机材料制备聚合物体异质结有机太阳能电池器件,并对器件性能的改进进行了一系列研究。 首先是对电池器件的阳极ITO表面进行紫外臭氧处理和对器件进行退火处理,提高了器件的性能,进一步的将两种处理方法相结合,其效果优于仅使用其中一种处理方法,使得器件的短路电流密度由未处理时的2.68 mA/cm~(-2)增大至4.13mA/cm~(-2),为以后器件的制备提供了指导。 其次,为了增大器件对太阳光谱的吸收,在体异质结电池器件中插入并五苯层,当蒸镀的并五苯层厚度为8 nm时,可以获得最优的器件效率。插入并五苯层后器件的吸收光谱展宽,从而增大了器件的光电流。测量了不同厚度并五苯膜层的AFM图,分析了并五苯膜层的表面形貌的改变对电池器件性能的影响以及基底材料PEDOT:PSS对材料生长的影响。当并五苯厚度继续增大时,器件各项特性参数的减小来自于薄膜层的逐渐形成导致的有机层与PEDOT:PSS接触的减小。 最后,分析了一种新合成的窄带宽材料PDDTV的光电特性。从材料的吸收光谱可发现材料在可见光区有较好的吸收。初步的研究了其光伏特性,但由于材料的溶解性的限制,导致材料的光伏特性较差。 【关键词】：体异质结 太阳能电池 插入层 并五苯 表面形貌 窄带宽
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 致谢5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-9
• 1 前言9-25
• 1.1 引言9-10
• 1.2 太阳能电池基础知识的介绍10-13
• 1.2.1 太阳能电池的分类10-11
• 1.2.2 太阳能电池的伏安特性曲线及相关特性参数11-12
• 1.2.3 太阳能电池器件的等效电路12-13
• 1.3 有机太阳能电池的原理13-24
• 1.3.1 有机半导体的机理13-14
• 1.3.2 有机太阳能电池器件的物理过程14-15
• 1.3.3 有机太阳能电池常用材料15-19
• 1.3.4 有机太阳能电池结构及研究进展19-24
• 1.4 本论文的主要工作24-25
• 2 ITO表面紫外臭氧处理及器件退火处理对有机太阳能电池的影响25-33
• 2.1 研究背景25-26
• 2.2 实验部分26-27
• 2.3 结果与讨论27-31
• 2.4 本章小结31-33
• 3 并五苯插入层对有机太阳能电池性能的影响33-41
• 3.1 研究背景33-34
• 3.2 实验部分34
• 3.3 结果与讨论34-40
• 3.4 本章小结40-41
• 4 有机窄带宽材料 PDDTV的光伏特性的一些研究41-45
• 4.1 研究背景41-42
• 4.2 实验部分42-43
• 4.3 结果与讨论43-44
• 4.4 本章小结44-45
• 5 结论45-46
• 参考文献46-49
• 作者简历49-51
• 学位论文数据集51

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