新型阴极界面材料的合成及其在有机太阳能电池中的应用

发布时间：2023-04-05 20:13

　　有机太阳能电池(OSCs),具有成本低、加工性能好、材料结构多样以及可以大面积低成本印刷制备等优点,成为有机光电领域和光伏领域的热门研究方向。为了实现OSCs低价大规模商业化应用,还需要在材料(包括活性层材料、界面层材料和电极材料等)、器件工业、器件寿命等各个方面进行更深入的研究与探索。本论文主要是设计合成了一系列新型的可湿法加工的有机小分子材料,将其作为阴极界面层(CILs)应用于OSCs,探究了其对有机太阳能电池器件性能的影响。研究内容如下:(1)设计合成了三个新型的含氮、氧和硅并具有双性离子成分的非共轭有机小分子阴极界面材料(HDSID、SPSID和STSID)。研究结果表明,经过小分子阴极界面材料修饰的PTB7:PC₇₁BM基器件和PM6:Y6基器件的光伏性能显著提升。OSCs器件光伏性能提升主要原因是Al电极经阴极界面材料修饰后表面功函数(WF)的降低,有效调节了电极和活性层之间的接触势垒,从而形成良好的欧姆接触,有利于电荷的传输,从而提升器件的光伏性能。其中,经HDSID修饰的PTB7:PC₇₁BM基器件的PCE达到8.96%,基...

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 有机太阳能电池的发展历程
    1.3 有机太阳能电池的结构和工作原理
        1.3.1 有机太阳能电池的结构
        1.3.2 有机太阳能电池的工作原理
        1.3.3 有机太阳能电池的重要性能参数
    1.4 有机太阳能电池的活性层材料
        1.4.1 给体材料
        1.4.2 受体材料
    1.5 有机太阳能电池的界面材料
        1.5.1 阳极界面材料
        1.5.2 阴极界面材料
    1.6 论文的主要研究内容与创新
        1.6.1 主要研究内容
        1.6.2 论文创新点
第2章 基于硅原子的小分子阴极界面材料的合成及性能研究
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验所需原料和试剂
        2.2.2 测试用仪器设备
        2.2.3 材料合成
        2.2.4 有机太阳能电池的制备
        2.2.5 有机太阳能电池的制备与表征
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 小分子阴极界面材料的光学性能
        2.3.2 密度泛函理论计算
        2.3.3 NCSMEs在有机太阳能电池中的应用
        2.3.4 激子解离与复合
        2.3.5 载流子迁移率
        2.3.6 紫外光电子能谱(UPS)测试
        2.3.7 界面处理对器件薄膜形态的影响
    2.4 本章小结
第3章 新型离子型化合物阴极界面材料的合成及性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验所需原料和试剂
        3.2.2 材料合成
        3.2.3 有机太阳能电池的制备
        3.2.4 有机太阳能电池的表征
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 离子型化合物的光学性能
        3.3.2 密度泛函理论计算
        3.3.3 离子型化合物在有机太阳能电池中的应用
        3.3.4 激子解离与复合
        3.3.5 界面处理对器件薄膜形态的影响
    3.4 本章小结
第4章 结论与展望
参考文献
致谢
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录



本文编号：3784058