基于PTB7：PC 71 BM体系的三元体异质结有机太阳能电池的研究
发布时间：2021-11-23 04:23
有机太阳能电池具有材料来源广泛、制备工艺简单、成本低廉等优势,因而该领域一直备受关注。三元掺杂作为一种提高有机太阳能电池性能的有效手段,更是吸引了越来越多的科研团队对其进行深入研究。本论文基于经典的PTB7:PC71BM活性层体系,分别引入高载流子迁移率、低成本的小分子材料a-6T以及吸收光谱位于红外波段的聚合物材料IEICO-4F作为第三元,制备了高性能三元有机太阳能电池且详细分析了性能提升的内部机理。1、研究了高载流子迁移率材料a-6T作为第三元对PTB7:PC71BM有机太阳能电池的影响。当a-6T的掺杂比例为1.0 wt%,2.0 wt%,3.0 wt%时,器件性能得到提升。尤其是掺杂比例为2.0 wt%的时候,所制备的三元器件性能达到最优,功率转换效率可达8.09%,与二元电池6.62%的功率转换效率相比提高了22.2%。分析可知,a-6T提升器件性能主要是由于以下三点:（1）α-6T的吸收光谱一定程度上弥补了PC71BM的吸光能力弱的缺点,α-6T与PTB7之间存在的F（?）rster能量传递更是加强了光子的...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
有机太阳能电池的工作原理图
第一章绪论7子器件单元依照能隙从大到小的顺序从外向背电极串联。设计叠层器件的关键在于合理的选择子单元器件的能隙宽度和厚度，同时最大限度的保证他们之间的欧姆接触。(c)(d)图1-3有机太阳能电池的器件结构。(a)单层结构；(b)双层结构；(c)本体异质结结构；(d)叠层结构1.4.2有机太阳能电池的性能参数对于一个有机光伏器件而言，我们一般首先用能量转换效率（PowerConversionEfficiency,PCE）参数来综合评价其性能优劣。能量转换效率PCE，具体是指太阳能电池器件的最大输出功率与入射太阳光功率的比值。通过测试器件的电流密度和电压（J-V）特性曲线可以计算光伏器件的PCE，光伏器件黑暗和光照下的J-V曲线如图1-4所示。PCE计算公式如下：max100%scocininPJVFFPCEPP(1-2)由以上公式可知光电转换效率PCE由开路电压（OpenCircuitVoltage，VOC）、短路电流（ShortCircuitCurrentDensity，JSC）、填充因子（FillFactor，FF）决定，同时外量子效率（ExternalQuantumEfficiency，EQE）也是衡量器件光伏性能好坏(a)(b)
电子科技大学硕士学位论文8的重要参数。接下来就这几个参数做一个简单的介绍：（1）开路电压VOC在没有电流回路时，经过光照之后器件产生的电压即为开路电压VOC。可根据光照情形下，器件的J-V曲线中电流为0时对应的电压值获得。在体异质结结构的器件中VOC计算公式如下[37]：1()OCAccepterDonorVLUMOHOMOEe（1-3）上式中的ΔE代表空穴和电子在器件中的传输能量损耗，约为0.3eV。减小器件中的电荷复合几率以及优化活性层材料与电极之间的界面接触可以使开路电压接近理论值；选择高HOMO能级给体材料与低LUMO能级受体材料可以有效增大器件的开路电压。图1-4太阳能电池的J-V曲线（2）短路电流JSC短路电流是指器件在受到光照以及外加电场为0的条件下，此时器件回路中产生的电流。可根据光照情形下，器件的J-V曲线中电压为0时对应的电流值获得，通常用JSC表示。JSC的大小一般与吸收光强成线性或亚线性关系。在体异质结结构的器件中JSC计算公式如下[38]：SCJnqE（1-4）上式中n代表载流子密度，q代表电子电荷量，μ代表载流子迁移率，E代表电场强度。（3）填充因子FF填充因子FF是指电池的最大输出功率（Pmax=JmaxVmax）与开路电压和短路电
【参考文献】：
期刊论文
[1]光伏与光热发电发展前景对比分析[J]. 高博,卢卫青,罗亚桥,李远松,郑国强. 电源技术. 2017(07)
[2]油气变革:世界能源革命前奏[J]. 郁红. 化工管理. 2017(01)
[3]有机太阳能电池材料的研究进展[J]. 段晓菲,王金亮,毛景,裴坚. 大学化学. 2005(03)
本文编号：3513120
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
有机太阳能电池的工作原理图
第一章绪论7子器件单元依照能隙从大到小的顺序从外向背电极串联。设计叠层器件的关键在于合理的选择子单元器件的能隙宽度和厚度，同时最大限度的保证他们之间的欧姆接触。(c)(d)图1-3有机太阳能电池的器件结构。(a)单层结构；(b)双层结构；(c)本体异质结结构；(d)叠层结构1.4.2有机太阳能电池的性能参数对于一个有机光伏器件而言，我们一般首先用能量转换效率（PowerConversionEfficiency,PCE）参数来综合评价其性能优劣。能量转换效率PCE，具体是指太阳能电池器件的最大输出功率与入射太阳光功率的比值。通过测试器件的电流密度和电压（J-V）特性曲线可以计算光伏器件的PCE，光伏器件黑暗和光照下的J-V曲线如图1-4所示。PCE计算公式如下：max100%scocininPJVFFPCEPP(1-2)由以上公式可知光电转换效率PCE由开路电压（OpenCircuitVoltage，VOC）、短路电流（ShortCircuitCurrentDensity，JSC）、填充因子（FillFactor，FF）决定，同时外量子效率（ExternalQuantumEfficiency，EQE）也是衡量器件光伏性能好坏(a)(b)
电子科技大学硕士学位论文8的重要参数。接下来就这几个参数做一个简单的介绍：（1）开路电压VOC在没有电流回路时，经过光照之后器件产生的电压即为开路电压VOC。可根据光照情形下，器件的J-V曲线中电流为0时对应的电压值获得。在体异质结结构的器件中VOC计算公式如下[37]：1()OCAccepterDonorVLUMOHOMOEe（1-3）上式中的ΔE代表空穴和电子在器件中的传输能量损耗，约为0.3eV。减小器件中的电荷复合几率以及优化活性层材料与电极之间的界面接触可以使开路电压接近理论值；选择高HOMO能级给体材料与低LUMO能级受体材料可以有效增大器件的开路电压。图1-4太阳能电池的J-V曲线（2）短路电流JSC短路电流是指器件在受到光照以及外加电场为0的条件下，此时器件回路中产生的电流。可根据光照情形下，器件的J-V曲线中电压为0时对应的电流值获得，通常用JSC表示。JSC的大小一般与吸收光强成线性或亚线性关系。在体异质结结构的器件中JSC计算公式如下[38]：SCJnqE（1-4）上式中n代表载流子密度，q代表电子电荷量，μ代表载流子迁移率，E代表电场强度。（3）填充因子FF填充因子FF是指电池的最大输出功率（Pmax=JmaxVmax）与开路电压和短路电
【参考文献】：
期刊论文
[1]光伏与光热发电发展前景对比分析[J]. 高博,卢卫青,罗亚桥,李远松,郑国强. 电源技术. 2017(07)
[2]油气变革:世界能源革命前奏[J]. 郁红. 化工管理. 2017(01)
[3]有机太阳能电池材料的研究进展[J]. 段晓菲,王金亮,毛景,裴坚. 大学化学. 2005(03)
本文编号：3513120
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