纳米材料在有机太阳能电池中的应用研究
发布时间：2021-08-31 21:11
有机太阳能电池（OSCs）在新型绿色能源的研究领域占据着举足轻重的地位。着眼于光转换电的过程中效率及能量的损失机制,从光与电的角度协同探索,使得器件的效率得以不断的刷新突破,包括对电池器件展开材料的创新设计、结构的改进和工艺的改良与升级。即便电池效率正不断逼近产业化可用的标准,想要进一步冲出效率制约关卡,却不能单独凭借材料与工艺的突破,因此界面工程也愈发凸显其重要地位。本文通过利用具有独特优势的纳米材料来调节OSCs器件中的界面,即异质结内部激子解离界面和各功能层之间的界面,来实现用简易环保的方法提高光伏电池的性能。综合对器件的光子利用,界面特性,以及电荷传输行为各方面的分析,找到利用纳米材料提高器件性能的突破口。针对反置器件性能及稳定性,做了以下几个部分的探究:针对反置电池中电子传递层常用材料二氧化钛（TiO2）纳米膜存在表面缺陷以及与有机活性层接触不够理想的缺点开展界面修饰。通过引入具有羧基（-COOH）官能团的碳量子点,使其可以通过简单的自组装方式成为金属氧化物的界面修饰层,通过调节碳量子点溶液的浓度就可以调节自组装膜的特性。该量子点可以填补TiO...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：127 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
（a）太阳能转换热能：太阳能热水器；（b）太阳能转换电能：太阳能电池
阳能转换热能：太阳能热水器；（b）太阳能转换电能件的分类与发展纪三十年代，年轻的科学家 Alexandre-Edmond Bec后 William、Richard 和 Charles 在金属半导体异质结尽管器件所呈现的效率十分微小[15]。光伏效应定义同部位产生电位差，将有电压的两处连通，就会有图 1.2。首个具有 6%的光电转化效率的硅太阳能器件着光伏领域的探索的正式扬帆起航，陆陆续续的研究个多世纪，研究热潮亦是一浪高过一浪[16-19]。按照光及非晶硅薄膜硫化镉、铜铟镓硒等一类无机半导体电池、有机（塑料）光伏电池和钙钛矿电池等类型[
吉林大学博士学位论文的。Kim 和 Lee 小组利用吸光互补的有机活性层，合理拓宽了光谱的利用范围，纳米钛氧化物作为衔接层，如图 1.3（a）所示，200 mW/cm2光辐照时构造全溶液叠层的器件体系首次获得突破 6%的光电效率[36]，这是鼓舞人心的结果。随后的大量的工作集中在设计适合叠层结构的应用的窄带隙有机材料，如 Yang 团队设计的 PDTP-DFBT 材料与 P3HT 分别对 650–900 nm 光谱范围和 300- 650 nm光谱范围具有响应，响应光谱互补，光谱利用范围增强，最终实现了国家可再生实验室 NREL 认证的 10.6%效率，电池结构与 J-V 特性曲线如图 1.3（b）所示[37]。随后十年内，基于富勒烯体系的有机光伏电池系统一直占据研究的焦点，硕果累累，效率不断刷新纪录。一方面从各种理论模型着手，从物理层面分析器件内电场、电势、光场、陷阱态、势垒等一系列因素在载流子的产生、迁移、复合机制中扮演的角色，进而为材料设计、膜厚、各功能层的设计提供理论依据。
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国太阳能资源利用现状及发展趋势[J]. 张文建,何玉林,刘健. 装备制造技术. 2014(11)
[2]多孔ZnO纳米花电子传输层对有机太阳能电池性能的优化[J]. 刘冬月,秦文静,董妮,张强,杨利营,印寿根. 光电子.激光. 2014(07)
[3]政府应如何对待光伏产业[J]. 如海. 中国改革. 2014 (03)
[4]中国太阳能光伏发电的发展现状及前景[J]. 胡云岩,张瑞英,王军. 河北科技大学学报. 2014(01)
[5]第三代光伏发电技术又取得重大突破[J]. 何祚庥. 功能材料信息. 2011(06)
[6]材料技术在发展太阳能电池的关键作用[J]. 胡飞,胡跃辉,王立富. 科技信息. 2010(18)
[7]新能源行业:聚光太阳能（CPV）将成为2010的冉冉之星[J]. 侯文涛. 股市动态分析. 2010(11)
[8]可再生能源够用吗之后起之秀太阳能[J]. 吴博任. 环境. 2007(10)
[9]太阳能:取之不尽而又毫无污染的能源——访著名理论物理学家、中国科学院院士何祚庥[J]. 陈伟立. 中国石化. 2007(03)
本文编号：3375619
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：127 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
（a）太阳能转换热能：太阳能热水器；（b）太阳能转换电能：太阳能电池
阳能转换热能：太阳能热水器；（b）太阳能转换电能件的分类与发展纪三十年代，年轻的科学家 Alexandre-Edmond Bec后 William、Richard 和 Charles 在金属半导体异质结尽管器件所呈现的效率十分微小[15]。光伏效应定义同部位产生电位差，将有电压的两处连通，就会有图 1.2。首个具有 6%的光电转化效率的硅太阳能器件着光伏领域的探索的正式扬帆起航，陆陆续续的研究个多世纪，研究热潮亦是一浪高过一浪[16-19]。按照光及非晶硅薄膜硫化镉、铜铟镓硒等一类无机半导体电池、有机（塑料）光伏电池和钙钛矿电池等类型[
吉林大学博士学位论文的。Kim 和 Lee 小组利用吸光互补的有机活性层，合理拓宽了光谱的利用范围，纳米钛氧化物作为衔接层，如图 1.3（a）所示，200 mW/cm2光辐照时构造全溶液叠层的器件体系首次获得突破 6%的光电效率[36]，这是鼓舞人心的结果。随后的大量的工作集中在设计适合叠层结构的应用的窄带隙有机材料，如 Yang 团队设计的 PDTP-DFBT 材料与 P3HT 分别对 650–900 nm 光谱范围和 300- 650 nm光谱范围具有响应，响应光谱互补，光谱利用范围增强，最终实现了国家可再生实验室 NREL 认证的 10.6%效率，电池结构与 J-V 特性曲线如图 1.3（b）所示[37]。随后十年内，基于富勒烯体系的有机光伏电池系统一直占据研究的焦点，硕果累累，效率不断刷新纪录。一方面从各种理论模型着手，从物理层面分析器件内电场、电势、光场、陷阱态、势垒等一系列因素在载流子的产生、迁移、复合机制中扮演的角色，进而为材料设计、膜厚、各功能层的设计提供理论依据。
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国太阳能资源利用现状及发展趋势[J]. 张文建,何玉林,刘健. 装备制造技术. 2014(11)
[2]多孔ZnO纳米花电子传输层对有机太阳能电池性能的优化[J]. 刘冬月,秦文静,董妮,张强,杨利营,印寿根. 光电子.激光. 2014(07)
[3]政府应如何对待光伏产业[J]. 如海. 中国改革. 2014 (03)
[4]中国太阳能光伏发电的发展现状及前景[J]. 胡云岩,张瑞英,王军. 河北科技大学学报. 2014(01)
[5]第三代光伏发电技术又取得重大突破[J]. 何祚庥. 功能材料信息. 2011(06)
[6]材料技术在发展太阳能电池的关键作用[J]. 胡飞,胡跃辉,王立富. 科技信息. 2010(18)
[7]新能源行业:聚光太阳能（CPV）将成为2010的冉冉之星[J]. 侯文涛. 股市动态分析. 2010(11)
[8]可再生能源够用吗之后起之秀太阳能[J]. 吴博任. 环境. 2007(10)
[9]太阳能:取之不尽而又毫无污染的能源——访著名理论物理学家、中国科学院院士何祚庥[J]. 陈伟立. 中国石化. 2007(03)
本文编号：3375619
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