基于界面工程及光学调控的高效半透明聚合物太阳能电池
发布时间：2022-07-13 16:45
聚合物太阳能电池具有成本低、柔性、半透明、可溶液加工,易于大面积制备等优点,表现出广泛的研究及应用价值。目前,单节聚合物太阳能电池的能量转换效率已稳步推进至10%-14%。与无机材料相比,有机吸光层材料具有吸收光谱不连续,且可通过改变其结构来改变吸收光谱的特点,易制成在可见光波段半透明的电池,一方面可作为串联结构太阳能电池的底电池,另一方面可应用于建筑物窗户、汽车玻璃、农业大棚等领域,因而被认为最具市场化潜力。然而,目前同时实现半透明聚合物太阳能电池较高的能量转换效率、透光率及显色性能仍然面临着较大的挑战,且不同的应用需求对半透明电池的性能提出了不同的要求。因此,本论文的主要工作是通过选择适合且性能优异的活性层给受体材料,进而借助界面工程及光学模拟优化器件性能,在此基础上进一步构建半透明聚合物太阳能电池,并根据其特性探究潜在的应用方向,本论文工作主要分为以下三个部分:在第三章中,我们选择了富勒烯体系PTB7-Th:PC71BM作为活性层,同时采用一种可厚膜加工的n型聚合物PF3N-2TNDI作为电子传输层,光学模拟表明:PF3N-2TNDI一方面可有效调控活性层中...
【文章页数】：111 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 有机/聚合物太阳能电池概述
1.1.1 有机/聚合物太阳能电池的基本结构和工作原理
1.1.2 有机/聚合物太阳能电池的性能参数
1.2 半透明聚合物太阳能电池简介
1.3 半透明聚合物太阳能电池的给/受体材料开发
1.3.1 聚合物-富勒烯太阳能电池的发展历程
1.3.2 窄带隙聚合物给体在半透明太阳能电池中的应用
1.3.3 聚合物-非富勒烯太阳能电池的研究进展
1.3.4 窄带隙非富勒烯受体在半透明太阳能电池的应用
1.4 半透明聚合物太阳能电池的电极设计
1.5 聚合物太阳能电池中的阴极界面材料
1.6 光学模拟在半透明聚合物太阳能电池中的应用
1.7 本论文的设计思路和创新之处
1.7.1 课题的提出
1.7.2 论文的主要内容及创新点
第二章 聚合物太阳能电池的制备及性能测试
2.1 聚合物太阳能电池的制备
2.2 聚合物太阳能电池的性能测试
2.2.1 光伏性能测试
2.2.2 其他性能表征
第三章 阴极界面修饰提高富勒烯半透明太阳能电池性能
3.1 研究背景
3.2 实验材料及方法
3.3 PF3N-2TNDI界面修饰PTB7-Th:PC71BM太阳能电池的性能
3.3.1 光学模拟协同制备高效PTB7-Th:PC71BM太阳能电池
3.3.2 PF3N-2TNDI界面提高超薄活性层器件Jsc的机理探究
3.4 PTB7-Th:PC71BM半透明太阳能电池的性能研究
3.4.1 半透明银电极的制备
3.4.2 PTB7-Th:PC71BM半透明太阳能电池的性能优化
3.4.3 PTB7-Th:PC71BM半透明太阳能电池的显色性能
3.5 本章小结
第四章 简易光学调控层提高三元非富勒烯半透明太阳能电池性能
4.1 研究背景
4.2 实验材料及方法
4.3 J52:IT-M:IEICO三元非富勒烯太阳能电池的性能研究
4.3.1 IEICO组分对于三元非富勒烯太阳能电池光伏性能的影响
4.3.2 IEICO组分对于三元非富勒烯太阳能电池载流子复合的影响
4.4 J52:IT-M:IEICO三元半透明太阳能电池的性能研究
4.4.1 J52:IT-M:IEICO三元半透明太阳能电池的光学模拟
4.4.2 MoO3光学层调控J52:IT-M:IEICO半透明太阳能电池性能
4.5 本章小结
第五章 一种可应用于光伏农业大棚的高效三元半透明聚合物太阳能电池
5.1 研究背景
5.2 实验材料及方法
5.3 J52:IEICO-4F:PC71BM三元聚合物太阳能电池的性能研究
5.3.1 PC71BM组分对于三元聚合物太阳能电池光伏性能的影响
5.3.2 PC71BM组分对于三元聚合物太阳能电池载流子迁移率的影响
5.3.3 PC71BM组分对于三元聚合物太阳能电池电荷分离的影响
5.3.4 PC71BM组分对于三元聚合物太阳能电池载流子复合的影响
5.3.5 PC71BM组分对于三元聚合物太阳能电池稳定性的影响
5.4 J52:IEICO-4F:PC71BM三元半透明电池的性能及应用研究
5.4.1 J52:IEICO-4F:PC71BM三元半透明太阳能电池的性能研究
5.4.3 J52:IEICO-4F:PC71BM三元半透明太阳能电池的光伏农业大棚应用分析
5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间取得的研究成果
致谢
附件
【参考文献】：
期刊论文
[1]具有接近15%能量转换效率的有机太阳能电池[J]. 崔勇,姚惠峰,杨晨熠,张少青,侯剑辉. 高分子学报. 2018(02)
[2]Ternary organic solar cells offer 14% power conversion efficiency[J]. Zuo Xiao,Xue Jia,Liming Ding. Science Bulletin. 2017(23)
[3]26mA cm-2 Jsc from organic solar cells with a low-bandgap nonfullerene acceptor[J]. Zuo Xiao,Xue Jia,Dan Li,Shizhe Wang,Xinjian Geng,Feng Liu,Junwu Chen,Shangfeng Yang,Thomas P.Russell,Liming Ding. Science Bulletin. 2017(22)
[4]太阳能光伏建筑一体化关键技术问题研究[J]. 周源,张世君,陈鹏,钟周源. 建筑节能. 2017(02)
[5]基于聚合物给体与非富勒烯有机小分子受体材料的有机太阳能电池研究进展[J]. 刘欣,苏仕健,曹镛. 高分子通报. 2014(12)
本文编号：3660400
【文章页数】：111 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 有机/聚合物太阳能电池概述
1.1.1 有机/聚合物太阳能电池的基本结构和工作原理
1.1.2 有机/聚合物太阳能电池的性能参数
1.2 半透明聚合物太阳能电池简介
1.3 半透明聚合物太阳能电池的给/受体材料开发
1.3.1 聚合物-富勒烯太阳能电池的发展历程
1.3.2 窄带隙聚合物给体在半透明太阳能电池中的应用
1.3.3 聚合物-非富勒烯太阳能电池的研究进展
1.3.4 窄带隙非富勒烯受体在半透明太阳能电池的应用
1.4 半透明聚合物太阳能电池的电极设计
1.5 聚合物太阳能电池中的阴极界面材料
1.6 光学模拟在半透明聚合物太阳能电池中的应用
1.7 本论文的设计思路和创新之处
1.7.1 课题的提出
1.7.2 论文的主要内容及创新点
第二章 聚合物太阳能电池的制备及性能测试
2.1 聚合物太阳能电池的制备
2.2 聚合物太阳能电池的性能测试
2.2.1 光伏性能测试
2.2.2 其他性能表征
第三章 阴极界面修饰提高富勒烯半透明太阳能电池性能
3.1 研究背景
3.2 实验材料及方法
3.3 PF3N-2TNDI界面修饰PTB7-Th:PC71BM太阳能电池的性能
3.3.1 光学模拟协同制备高效PTB7-Th:PC71BM太阳能电池
3.3.2 PF3N-2TNDI界面提高超薄活性层器件Jsc的机理探究
3.4 PTB7-Th:PC71BM半透明太阳能电池的性能研究
3.4.1 半透明银电极的制备
3.4.2 PTB7-Th:PC71BM半透明太阳能电池的性能优化
3.4.3 PTB7-Th:PC71BM半透明太阳能电池的显色性能
3.5 本章小结
第四章 简易光学调控层提高三元非富勒烯半透明太阳能电池性能
4.1 研究背景
4.2 实验材料及方法
4.3 J52:IT-M:IEICO三元非富勒烯太阳能电池的性能研究
4.3.1 IEICO组分对于三元非富勒烯太阳能电池光伏性能的影响
4.3.2 IEICO组分对于三元非富勒烯太阳能电池载流子复合的影响
4.4 J52:IT-M:IEICO三元半透明太阳能电池的性能研究
4.4.1 J52:IT-M:IEICO三元半透明太阳能电池的光学模拟
4.4.2 MoO3光学层调控J52:IT-M:IEICO半透明太阳能电池性能
4.5 本章小结
第五章 一种可应用于光伏农业大棚的高效三元半透明聚合物太阳能电池
5.1 研究背景
5.2 实验材料及方法
5.3 J52:IEICO-4F:PC71BM三元聚合物太阳能电池的性能研究
5.3.1 PC71BM组分对于三元聚合物太阳能电池光伏性能的影响
5.3.2 PC71BM组分对于三元聚合物太阳能电池载流子迁移率的影响
5.3.3 PC71BM组分对于三元聚合物太阳能电池电荷分离的影响
5.3.4 PC71BM组分对于三元聚合物太阳能电池载流子复合的影响
5.3.5 PC71BM组分对于三元聚合物太阳能电池稳定性的影响
5.4 J52:IEICO-4F:PC71BM三元半透明电池的性能及应用研究
5.4.1 J52:IEICO-4F:PC71BM三元半透明太阳能电池的性能研究
5.4.3 J52:IEICO-4F:PC71BM三元半透明太阳能电池的光伏农业大棚应用分析
5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间取得的研究成果
致谢
附件
【参考文献】：
期刊论文
[1]具有接近15%能量转换效率的有机太阳能电池[J]. 崔勇,姚惠峰,杨晨熠,张少青,侯剑辉. 高分子学报. 2018(02)
[2]Ternary organic solar cells offer 14% power conversion efficiency[J]. Zuo Xiao,Xue Jia,Liming Ding. Science Bulletin. 2017(23)
[3]26mA cm-2 Jsc from organic solar cells with a low-bandgap nonfullerene acceptor[J]. Zuo Xiao,Xue Jia,Dan Li,Shizhe Wang,Xinjian Geng,Feng Liu,Junwu Chen,Shangfeng Yang,Thomas P.Russell,Liming Ding. Science Bulletin. 2017(22)
[4]太阳能光伏建筑一体化关键技术问题研究[J]. 周源,张世君,陈鹏,钟周源. 建筑节能. 2017(02)
[5]基于聚合物给体与非富勒烯有机小分子受体材料的有机太阳能电池研究进展[J]. 刘欣,苏仕健,曹镛. 高分子通报. 2014(12)
本文编号：3660400
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