基于MEH-PPV：PCBM聚合物太阳能电池性能影响因素的研究

【摘要】： 太阳能电池是一种可直接将太阳能转化为电能的装置。本论文主要针对影响体异质结有机太阳能电池性能的因素进行研究,期望进一步提高其性能。主要工作包括以下内容： 1.研究不同掺杂浓度及退火对体异质结有机太阳能电池的器件性能的主要影响。 首先研究不同掺杂浓度对MEH-PPV:PCBM(1：3至1：5)体异质结有机太阳能电池对器件性能的影响。实验结果表明,MEH-PPV:PCBM器件最佳的掺杂浓度为1：4。 首先,对器件进行150℃退火8分钟,可以促进有机层内部的相分离,防止载流子成对复合,提高有机材料的结晶性,改善载流子迁移率,使器件性能得到了提高。然后,选用不同温度(80℃退火8分钟、220℃退火8分钟)和梯度化温度(80℃退火4分钟后150℃退火4分钟)进行退火处理。实验结果表明,采用阶梯型退火处理可以促进器件有机材料间的相分离,形成更好的互传网状结构,提高器件激子解离效率；150℃退火可以更好地降低器件串联电阻,提高载流子迁移率,平衡载流子输运,提高器件填充因子。 2.对基于MEH-PPV:PCBM的体异质结有机太阳能电池进行阳极修饰,蒸镀15nmMoO3。MoO3作为阳极修饰层不影响器件的光透过率,也不会显著提高有机层的吸收光谱,会在金属／氧化物／有机物界面处形成电偶极层,电偶极层会增强器件的内建电场势,增强激子解离和收集效率,从而提高器件性能；同时,M003也会起到光学缓冲层的作用。在内部光场强度分布,通过提高器件有效吸收区域与太阳光入射强度分布的匹配度优化器件性能。阳极修饰的厚度不同而对器件性能的优化存在差异。随着M003厚度的提高,内建电场势的变化存在临界厚度,超过这一厚度,内建电场势不再继续提升；随着器件厚度提升,短路电流和能量转换效率均会逐步提升,在实际厚度与临界厚度的大小关系不同时,器件性能提高的影响因素不同。 3.在基于MEH-PPV:PCBM的体异质结有机太阳能电池的基础上,进一步混掺不同浓度配比的PVK溶液的尝试。由于MEH-PPV的空穴迁移率较PCBM的电子迁移率小一个数量级以上。因此,我们希望通过掺杂空穴传输材料PVK而希望提高空穴迁移率；同时,由于PVK的光致发光光谱与有机层材料主要吸收光谱存在重叠,因此利用PVK材料与MEH-PPV:PCBM之间的自吸收提高器件对太阳光能量的利用效率。实验表明,掺入PVK可能破坏给受体材料接触面积,但如果进一步提高PCBM掺杂浓度配比可以恢复给受体材料的接触,改善互穿网状结构,提高激子解离效率。PVK材料受到太阳光激发产生光致发光可以提高MEH-PPV:PCBM的吸收,增加太阳光利用效率。PVK材料的空穴迁移率较高,可以改善空穴迁移率较低的情况,但由于引入PVK会降低MEH-PPV:PVBM的配比,因此要在提高载流子迁移率与降低吸收效率之间寻找较好的平衡点。 【关键词】：体异质结有机太阳能电池 短路电流 开路电压 MEH-PPV PCBM 退火 MoO_3 PVK
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 致谢5-6
• 中文摘要6-8
• ABSTRACT8-10
• 序10-12
• 1 引言12-13
• 2 有机太阳能电池基础知识的介绍13-20
• 2.1 有机太阳能电池基本原理13-14
• 2.2 有机太阳能电池的主要材料14-15
• 2.3 有机太阳能电池的主要结构15-18
• 2.4 有机太阳能电池的伏安特性曲线及相关特性参数18-20
• 3 本论文的主要工作20-21
• 4 不同掺杂浓度和退火对体异质结太阳能电池器件性能的影响21-27
• 4.1 有机太阳能电池器件的制备21
• 4.2 结果与讨论21-26
• 4.3 本章小结26-27
• 5 阳极修饰层MoO_3对器件性能的影响27-37
• 5.1 实验部分29
• 5.2 结果与讨论29-36
• 5.3 本章小结36-37
• 6 在MEH-PPV:PCBM体异质结太阳能电池中掺杂PVK的尝试37-42
• 6.1 实验部分38
• 6.2 结果与讨论38-41
• 6.3 本章小结41-42
• 7 结论42-43
• 参考文献43-47
• 附录A47-48
• 索引48-49
• 作者简历49-51
• 学位论文数据集51

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

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;

哈博公司250兆瓦太阳能光伏项目落户浙江嘉兴    王碧辉;卢影;

台联电投资100万美元在山东建太阳能电池厂    

太阳能应用 政府主导最重要    黄韬;

PVDF树脂在太阳能电池模组背板上的应用    吴君毅;

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;

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;

太阳能电池应用    孟昭渊;

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;

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;

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

太阳能电池面临出口为主的尴尬    无暇

邱第明:中国最早太阳能企业的跌宕起伏    本报记者王颖春 采写

青海首条太阳能电池生产线投产    梁丽英

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

聚合物太阳能电池中光吸收增强效应的研究    李国龙

聚光多结太阳能电池的设计、制备及可靠性研究    宋明辉

反型体异质结聚合物太阳能电池的研究    陶晨

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

有机小分子太阳能电池的效率优化及衰减性研究    邹业

太阳能电池正面银浆的制备及其性能研究    郭桂全

知识流动理论框架下的科学前沿与技术前沿研究    庞杰

量子点敏化太阳能电池：制备及光电转换性能的改进    宋鑫

基于太阳能的嵌入式路灯控制系统的研究与应用    刘春

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

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

太阳能电池CuInS_2薄膜和ZnS薄膜的制备与性能研究    张兴良

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

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

太阳能电池聚合物材料及DNA大分子的分子模拟    马艳红