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氧化钒薄膜的新型合成及在聚合物太阳能电池中的应用

发布时间:2018-05-09 00:39

  本文选题:水合氧化钒 + 紫外臭氧处理 ; 参考:《青岛大学》2017年硕士论文


【摘要】:氧化钒(VOx)具有廉价,高稳定性,良好的光学活性和电学活性等特点,是富有潜力的金属氧化物材料。同时,VOx能级范围宽广,易制备,制成薄膜后具有高透过率。以上种种优点使得VOx作为空穴传输层(HTL)应用时,制备得到的聚合物太阳能电池(PSCs)欧姆接触较好。更重要的是,作为过渡有机金属氧化物,VOx最令人瞩目的一个特点就是,仅仅通过简单的低温溶液制备方法就可以制成薄膜。不同方法制备出的VOx具有不同的化学成分,结果展现出不同的光学活性和电学活性,这使其具备十分重要的研究意义和研究价值。在本论文中,我们展示了一种温和、无害的制备水合氧化钒(VOx·n H2O)层的方法。该VOx·nH2O层可作为HTL制备成表现优良的聚合物太阳能电池。这种VOx·nH2O层是在VOx层上通过H2O2和紫外臭氧(UVO)联合处理原位制备成的。合成的VOx·nH2O层的功函(WF)为5.0 eV,透过率较高,相对传统方法制备(UVO或者热退火)的VOx层具有更好的表面性质。采用VOx·nH2O层作为HTL应用在基于聚乙基己基噻吩:[6,6]-苯基-C71-丁酸甲酯(PTB7-th:PC71BM)体系的PSC中,可得到高达8.11%的能量转换效率(PCE),胜过VOx层的器件和传统的PEDOT-PSS修饰层(通过UVO方法制备的器件PCE为6.79%;通过热退火方法制备的器件PCE为6.10%;PEDOT-PSS作为HTL的器件PCE为7.67%)。提高的PCE是由于短路电流(JSC)和填充因子(FF)的增加而导致的。而这两者增加的主要原因是,采用VOx·nH2O层作为HTL时,ITO/HTL和活性层之间的表面接触大大改善了。同时,在聚3-己基噻吩:[6,6]-苯基-C61-丁酸甲酯(P3HT:PC61BM)体系制备出的PSC体系中,器件的PCE也有类似的提升。另外,VOx·nH2O层作为HTL应用在PSC中比PEDOT:PSS层具有更高的稳定性。因此,这个用简单的原位合成法就可以制备出的VOx·nH2O层是一种富有潜力的HTL,可以制备出低成本和高性能的PSC。
[Abstract]:Vanadium oxide (VOx) has the characteristics of cheap, high stability, good optical activity and electrical activity. It is a potential metal oxide material. At the same time, the VOx energy level is wide and easy to be prepared, and the film has high transmittance. All of these advantages make VOx as the cavity transport layer (HTL) application, the prepared polymer solar power PSCs is better in ohmic contact. More importantly, as a transition organic metal oxide, one of the most striking features of VOx is that it can be made into thin films only through a simple method of low temperature solution preparation. The VOx produced by different methods has different chemical components, and the fruit shows different optical and electrical activity, which makes it possible. It has a very important research significance and research value. In this paper, we show a mild, harmless method for the preparation of hydrated vanadium oxide (VOx. N H2O) layer. The VOx. NH2O layer can be used as HTL to produce excellent polymer solar cells. This VOx nH2O layer is used in the VOx layer through H2O2 and UV ozone (UVO) joint. The work function (WF) of the synthesized VOx / nH2O layer was 5 eV, and the transmittance was higher. The VOx layer prepared by the traditional method (UVO or thermal annealing) had better surface properties. The VOx nH2O layer was used as HTL for the HTL application based on the polyethylhexyl thiophene: [6,6]- phenyl -C71- butyric acid methyl ester (PTB7-th:PC71BM) system. Up to 8.11% of the energy conversion efficiency (PCE) is better than the VOx layer and the traditional PEDOT-PSS modification layer (the device PCE is 6.79% by the UVO method; the device made by the thermal annealing is 6.10%; PEDOT-PSS as the HTL device PCE). The enhanced PCE is caused by the increase of the short circuit current (JSC) and the filling factor (FF). The main reason for the increase is that when the VOx nH2O layer is used as HTL, the surface contact between the ITO/HTL and the active layer is greatly improved. At the same time, in the PSC system prepared by the 3- hexyl thiophene: the [6,6]- phenyl -C61- butyrate (P3HT:PC61BM) system, the PCE of the device has similar enhancement. It is more stable than the PEDOT:PSS layer. Therefore, the VOx / nH2O layer, which can be prepared by simple in situ synthesis, is a potential HTL which can produce low cost and high performance PSC..

【学位授予单位】:青岛大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TM914.4

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10 许e,

本文编号:1863827


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