环境友好型水溶性界面修饰层聚合物太阳能电池的研究
发布时间：2023-03-05 15:51
在全球面临能源危机的今天,太阳能电池得到了极大地重视和发展,由于无机太阳能电池成本高,制备工艺复杂等缺点限制它的进一步发展,而聚合物太阳能电池(PSCs)因其具有低成本、易加工、质量轻、柔性等特点,受到了广泛的关注和研究。除了合成高性能的活性层材料和对其形貌调控之外,通过界面修饰来提高PSCs的性能也是行之有效的方法。在本文中,通过选用环境友好型水/醇溶性的三类小分子作PSCs的阴极界面修饰层,不但提高了PSCs的性能而且实现了其制备过程的绿色化。主要工作如下:首先,将天然存在的生物材料L-精氨酸(L-Arg)引入倒置PSCs中作阴极修饰的电子传输层(ETL),实现同时提高开路电压(VOC),短路电流(JSC)和填充因子(FF)的目标,使得PSCs的能量转换效率(PCE)从1.90%增加到9.00%,器件性能得到较大的提升。采用紫外线光电子能谱仪和X射线光电子能谱等方法研究器件内建电势提高的原因,发现界面偶极层存在的证据,并得出L-Arg的加入能降低阴极电极的功函数。同时,结合接触角以及阻抗等手段解释器件性能提高的原因。此外,ZnO/L-Ar...
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 引言
1.2 太阳能电池的研究历程及现状
1.3 聚合物太阳能电池的工作原理
1.4 聚合物太阳能电池的结构分类
1.4.1 肖特基单层电池结构
1.4.2 给体-受体双层太阳能电池结构
1.4.3 给受体体异质结太阳能电池结构
1.4.4 叠层太阳能电池结构
1.5 聚合物太阳能电池界面修饰层的研究现状
1.5.1 阳极界面修饰层的研究过程及现状
1.5.2 阴极界面修饰层的研究过程及现状
1.6 本课题的研究目的和主要内容
2 聚合物太阳能电池制备工艺及表征方法
2.1 聚合物太阳电池结构的分类
2.2 聚合物太阳能电池的制备过程
2.2.1 ITO的处理
2.2.2 界面修饰层的制备
2.2.3 光活性层的制备
2.2.4 界面修饰层和电极的制备
2.3 聚合物太阳能电池主要的性能参数
2.3.1 开路电压(VOC)
2.3.2 短路电流密度(JSC)
2.3.3 填充因子(FF)
2.3.4 能量转换效率(PCE)
2.3.5 外量子效率(EQE)
2.4 聚合物太阳能电池主要的光电性能测试
2.4.1 紫外-可见吸收光谱测试系统
2.4.2 聚合物太阳能电池J-V曲线测试系统
2.4.3 聚合物太阳能电池外量子效率(EQE)测试系统
2.5 本章小结
3 基于水溶性L-精氨酸(L-Arg)阴极界面修饰层在聚合物太阳能电池中的应用
3.1 引言
3.2 实验原料、试剂及仪器
3.3 界面修饰层薄膜的性能研究
3.3.1 界面修饰层的光学特性
3.3.2 界面修饰层的XPS表征
3.3.3 界面修饰层的UPS表征
3.3.4 界面修饰层接触角的研究
3.3.5 界面修饰层AFM的研究
3.4 聚合物太阳能电池的制备
3.5 聚合物太阳能电池的性能研究及表征
3.5.1 聚合物太阳能电池电流密度-电压(J-V)性能测试
3.5.2 聚合物太阳能电池外量子效率(EQE)性能测试
3.5.3 聚合物太阳能电池激子解离的研究
3.5.4 聚合物太阳能电池导电性能的研究
3.5.5 聚合物太阳能电池稳定性的研究
3.6 本章小结
4 基于水/醇溶性Phen系列的阴极界面修饰层在聚合物太阳能电池中的应用
4.1 引言
4.2 实验原料、试剂及仪器
4.3 Phen系列界面修饰层薄膜的性能研究
4.3.1 界面修饰层的光学特性
4.3.2 界面修饰层接触角的研究
4.3.3 界面修饰层AFM的研究
4.4 聚合物太阳能电池的制备
4.5 聚合物太阳能电池的性能研究及表征
4.5.1 聚合物太阳能电池电流密度-电压(J-V)性能测试
4.5.2 聚合物太阳能电池外量子效率(EQE)性能测试
4.5.3 聚合物太阳能电池激子解离的研究
4.5.4 聚合物太阳能电池导电性能的研究
4.6 本章小结
5 基于六次甲基四胺(C6H12N4)阴极界面修饰层在聚合物太阳能电池中的应用
5.1 引言
5.2 实验原料、试剂及仪器
5.3 六次甲基四胺界面修饰层薄膜的性能研究
5.3.1 界面修饰层的光学特性
5.3.2 界面修饰层接触角的研究
5.3.3 界面修饰层AFM的研究
5.4 聚合物太阳能电池的制备
5.5 聚合物太阳能电池的性能研究及表征
5.5.1 聚合物太阳能电池电流密度-电压(J-V)性能测试
5.5.2 聚合物太阳能电池外量子效率(EQE)性能测试
5.5.3 聚合物太阳能电池激子解离的研究
5.5.4 聚合物太阳能电池导电性能的研究
5.6 本章小结
结论
致谢
参考文献
攻读学位期间的研究成果
本文编号：3756484
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 引言
1.2 太阳能电池的研究历程及现状
1.3 聚合物太阳能电池的工作原理
1.4 聚合物太阳能电池的结构分类
1.4.1 肖特基单层电池结构
1.4.2 给体-受体双层太阳能电池结构
1.4.3 给受体体异质结太阳能电池结构
1.4.4 叠层太阳能电池结构
1.5 聚合物太阳能电池界面修饰层的研究现状
1.5.1 阳极界面修饰层的研究过程及现状
1.5.2 阴极界面修饰层的研究过程及现状
1.6 本课题的研究目的和主要内容
2 聚合物太阳能电池制备工艺及表征方法
2.1 聚合物太阳电池结构的分类
2.2 聚合物太阳能电池的制备过程
2.2.1 ITO的处理
2.2.2 界面修饰层的制备
2.2.3 光活性层的制备
2.2.4 界面修饰层和电极的制备
2.3 聚合物太阳能电池主要的性能参数
2.3.1 开路电压(VOC)
2.3.2 短路电流密度(JSC)
2.3.3 填充因子(FF)
2.3.4 能量转换效率(PCE)
2.3.5 外量子效率(EQE)
2.4 聚合物太阳能电池主要的光电性能测试
2.4.1 紫外-可见吸收光谱测试系统
2.4.2 聚合物太阳能电池J-V曲线测试系统
2.4.3 聚合物太阳能电池外量子效率(EQE)测试系统
2.5 本章小结
3 基于水溶性L-精氨酸(L-Arg)阴极界面修饰层在聚合物太阳能电池中的应用
3.1 引言
3.2 实验原料、试剂及仪器
3.3 界面修饰层薄膜的性能研究
3.3.1 界面修饰层的光学特性
3.3.2 界面修饰层的XPS表征
3.3.3 界面修饰层的UPS表征
3.3.4 界面修饰层接触角的研究
3.3.5 界面修饰层AFM的研究
3.4 聚合物太阳能电池的制备
3.5 聚合物太阳能电池的性能研究及表征
3.5.1 聚合物太阳能电池电流密度-电压(J-V)性能测试
3.5.2 聚合物太阳能电池外量子效率(EQE)性能测试
3.5.3 聚合物太阳能电池激子解离的研究
3.5.4 聚合物太阳能电池导电性能的研究
3.5.5 聚合物太阳能电池稳定性的研究
3.6 本章小结
4 基于水/醇溶性Phen系列的阴极界面修饰层在聚合物太阳能电池中的应用
4.1 引言
4.2 实验原料、试剂及仪器
4.3 Phen系列界面修饰层薄膜的性能研究
4.3.1 界面修饰层的光学特性
4.3.2 界面修饰层接触角的研究
4.3.3 界面修饰层AFM的研究
4.4 聚合物太阳能电池的制备
4.5 聚合物太阳能电池的性能研究及表征
4.5.1 聚合物太阳能电池电流密度-电压(J-V)性能测试
4.5.2 聚合物太阳能电池外量子效率(EQE)性能测试
4.5.3 聚合物太阳能电池激子解离的研究
4.5.4 聚合物太阳能电池导电性能的研究
4.6 本章小结
5 基于六次甲基四胺(C6H12N4)阴极界面修饰层在聚合物太阳能电池中的应用
5.1 引言
5.2 实验原料、试剂及仪器
5.3 六次甲基四胺界面修饰层薄膜的性能研究
5.3.1 界面修饰层的光学特性
5.3.2 界面修饰层接触角的研究
5.3.3 界面修饰层AFM的研究
5.4 聚合物太阳能电池的制备
5.5 聚合物太阳能电池的性能研究及表征
5.5.1 聚合物太阳能电池电流密度-电压(J-V)性能测试
5.5.2 聚合物太阳能电池外量子效率(EQE)性能测试
5.5.3 聚合物太阳能电池激子解离的研究
5.5.4 聚合物太阳能电池导电性能的研究
5.6 本章小结
结论
致谢
参考文献
攻读学位期间的研究成果
本文编号：3756484
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