聚合物太阳能电池的新型阴极界面材料研究
发布时间：2021-05-14 18:28
太阳能电池是有效利用太阳能的重要途径之一,其中聚合物太阳能电池由于其具有质量轻,成本低,制备工艺简单,可制备柔性器件等优点而受到研究者们的广泛关注。聚合物太阳能电池相对较低的能量转换效率（PCE）是阻碍其商业化应用的重要因素。目前提高聚合物太阳能电池器件的能量转换效率的几种主要策略包括:设计合成新型的给/受体材料,调控活性层微观形貌,优化器件结构,界面工程等。其中,通过引入合适的界面材料修饰活性层/电极之间的界面实现界面工程是提高聚合物太阳能电池性能的简单,有效的手段。本论文以聚合物太阳能电池的界面工程研究为出发点,集中于发展新型阴极界面材料以提高聚合物太阳能电池的能量转换效率和稳定性,主要开展了以下四个方面的工作:（1）通过简单的“一锅法”合成了醇溶性的乙醇胺功能化的富勒烯衍生物C60-ETA,并成功将其作为阴极界面层应用于正型聚合物太阳能电池中。在三种不同的活性层体系 PTB7-Th:PC71BM,PTB7:PC71BM 和 PBDTTT-C:PC71BM 中,C60-ETA作为阴极界面层时,器件的最高效率分别达到了 9.66%,8.51%和7.19%,相比于金属钙（Ca）作为阴极...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：150 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 聚合物太阳能电池的发展历程
1.3 聚合物太阳能电池的分类
1.3.1 肖特基型聚合物太阳能电池
1.3.2 双层异质结聚合物太阳能电池
1.3.3 体相异质结聚合物太阳能电池
1.3.4 叠层聚合物太阳能电池
1.4 聚合物太阳能电池的光电转换过程
1.5 聚合物太阳能电池材料
1.5.1 电极材料
1.5.2 活性层材料
1.5.3 界面层材料
1.6 聚合物太阳能电池器件制备
1.6.1 前期准备工作
1.6.2 聚合物太阳能电池的制备
1.7 聚合物太阳能电池的表征
1.8 本论文的研究思路和主要内容
参考文献
第二章 乙醇胺功能化富勒烯衍生物作为阴极界面层提高聚合物太阳能电池的效率
2.1 前言
2.2 实验部分
2.2.1 实验试剂
2.2.2 电池器件制备
2.2.3 循环伏安法和UV-Vis测试C_(60)-ETA的LUMO和HOMO能级
2.2.4 测试与表征
2.3 实验结果与讨论
2.3.1 C_(60)-ETA作为阴极界面层对正型聚合物电池器件性能的影响
2.3.2 C_(60)-ETA作为阴极界面层对器件性能的提升机理
2.4 本章小结
参考文献
第三章 超薄层状双氢氧化物纳米片作为阴极界面层提高反型聚合物太阳能电池的性能
3.1 前言
3.2 实验部分
3.2.1 实验试剂
3.2.2 Mg_xAl-NO_3-LDH的合成
3.2.3 电池器件的制备
3.2.4 测试与表征
3.3 实验结果与讨论
3.3.1 不同Mg:Al比例的Mg_xAl-NO_3-LDH的制备及表征
3.3.2 Mg_xAl-NO_3-LDH纳米片作为CIL对电池器件性能的影响
3.3.3 Mg_xAl-NO_3-LDH纳米片作为CIL提升电池器件性能的机理
3.4 本章小结
参考文献
第四章 铜-氮双掺杂超薄碳纳米片作为阴极界面层提高反型聚合物太阳能电池性能
4.1 前言
4.2 实验部分
4.2.1 实验试剂
4.2.2 铜-氮掺杂超薄碳纳米片的制备
4.2.3 电池器件制备
4.2.4 测试与表征
4.3 实验结构与讨论
4.3.1 铜-氮掺杂超薄碳纳米片的基本表征
4.3.2 铜-氮掺杂超薄碳纳米片作为CIL对电池性能的影响
4.3.3 铜-氮掺杂超薄碳纳米片作为CIL提升器件性能的机理
4.4 本章小结
参考文献
第五章 氨基-硅烷偶联剂作为阴极界面层在反型聚合物太阳能电池中的应用
5.1 前言
5.2 实验部分
5.2.1 实验试剂
5.2.2 电池器件制备
5.2.3 测试与表征
5.3 实验结果与讨论
5.3.1 氨基-硅烷偶联剂蒸汽处理ITO玻璃基底对ITO的影响
5.3.2 氨基-硅烷偶联剂作为阴极界面层对电池器件性能的影响
5.3.3 氨基-硅烷偶联剂作为阴极界面层提升电池器件性能的机理
5.4 本章小结
参考文献
第六章 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 展望
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]Thermostable single-junction organic solar cells with a power conversion efficiency of 14.62%[J]. Hui Li,Zuo Xiao,Liming Ding,Jizheng Wang. Science Bulletin. 2018(06)
[2]Towards a bright future: polymer solar cells with power conversion efficiencies over 10%[J]. Zhicheng Hu,Lei Ying,Fei Huang,Yong Cao. Science China（Chemistry）. 2017(05)
本文编号：3186118
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：150 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 聚合物太阳能电池的发展历程
1.3 聚合物太阳能电池的分类
1.3.1 肖特基型聚合物太阳能电池
1.3.2 双层异质结聚合物太阳能电池
1.3.3 体相异质结聚合物太阳能电池
1.3.4 叠层聚合物太阳能电池
1.4 聚合物太阳能电池的光电转换过程
1.5 聚合物太阳能电池材料
1.5.1 电极材料
1.5.2 活性层材料
1.5.3 界面层材料
1.6 聚合物太阳能电池器件制备
1.6.1 前期准备工作
1.6.2 聚合物太阳能电池的制备
1.7 聚合物太阳能电池的表征
1.8 本论文的研究思路和主要内容
参考文献
第二章 乙醇胺功能化富勒烯衍生物作为阴极界面层提高聚合物太阳能电池的效率
2.1 前言
2.2 实验部分
2.2.1 实验试剂
2.2.2 电池器件制备
2.2.3 循环伏安法和UV-Vis测试C_(60)-ETA的LUMO和HOMO能级
2.2.4 测试与表征
2.3 实验结果与讨论
2.3.1 C_(60)-ETA作为阴极界面层对正型聚合物电池器件性能的影响
2.3.2 C_(60)-ETA作为阴极界面层对器件性能的提升机理
2.4 本章小结
参考文献
第三章 超薄层状双氢氧化物纳米片作为阴极界面层提高反型聚合物太阳能电池的性能
3.1 前言
3.2 实验部分
3.2.1 实验试剂
3.2.2 Mg_xAl-NO_3-LDH的合成
3.2.3 电池器件的制备
3.2.4 测试与表征
3.3 实验结果与讨论
3.3.1 不同Mg:Al比例的Mg_xAl-NO_3-LDH的制备及表征
3.3.2 Mg_xAl-NO_3-LDH纳米片作为CIL对电池器件性能的影响
3.3.3 Mg_xAl-NO_3-LDH纳米片作为CIL提升电池器件性能的机理
3.4 本章小结
参考文献
第四章 铜-氮双掺杂超薄碳纳米片作为阴极界面层提高反型聚合物太阳能电池性能
4.1 前言
4.2 实验部分
4.2.1 实验试剂
4.2.2 铜-氮掺杂超薄碳纳米片的制备
4.2.3 电池器件制备
4.2.4 测试与表征
4.3 实验结构与讨论
4.3.1 铜-氮掺杂超薄碳纳米片的基本表征
4.3.2 铜-氮掺杂超薄碳纳米片作为CIL对电池性能的影响
4.3.3 铜-氮掺杂超薄碳纳米片作为CIL提升器件性能的机理
4.4 本章小结
参考文献
第五章 氨基-硅烷偶联剂作为阴极界面层在反型聚合物太阳能电池中的应用
5.1 前言
5.2 实验部分
5.2.1 实验试剂
5.2.2 电池器件制备
5.2.3 测试与表征
5.3 实验结果与讨论
5.3.1 氨基-硅烷偶联剂蒸汽处理ITO玻璃基底对ITO的影响
5.3.2 氨基-硅烷偶联剂作为阴极界面层对电池器件性能的影响
5.3.3 氨基-硅烷偶联剂作为阴极界面层提升电池器件性能的机理
5.4 本章小结
参考文献
第六章 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 展望
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]Thermostable single-junction organic solar cells with a power conversion efficiency of 14.62%[J]. Hui Li,Zuo Xiao,Liming Ding,Jizheng Wang. Science Bulletin. 2018(06)
[2]Towards a bright future: polymer solar cells with power conversion efficiencies over 10%[J]. Zhicheng Hu,Lei Ying,Fei Huang,Yong Cao. Science China（Chemistry）. 2017(05)
本文编号：3186118
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlidianqilunwen/3186118.html
