硫醇调控有机太阳能电池活性层形貌提高稳定性的机理研究

发布时间：2023-05-06 03:47

　　有机太阳能电池作为绿色新能源具有成本低,效率高,质轻便携等诸多显著的优点。目前单节本体异质结电池效率已经突破16%。但是要想实现有机太阳能电池商业化还需要克服一些缺点,首当其冲的就是解决其稳定性差的问题。有机太阳能电池其稳定性除了受到活性层给受体材料本身性质的影响,活性层形貌对有机太阳能电池器件稳定性同样具有重要的影响。而硫醇作为一个经典的溶剂添加剂,被指出在PTB7:PC₇₁BM和PTB7-Th:PC₇₁BM体系中具有改善活性层形貌提高稳定性的优势。为了能够将硫醇有效的运用到更多其它体系中,其提高稳定性的作用机理还需要深入探究。本文旨在深入探究硫醇作为溶剂添加剂提高有机太阳能电池活性层稳定性的作用机理,同时对改善活性层形貌做到可控调节。为了探究氟原子在1,4-丁二硫醇(BT)存在下对活性层光稳定性及形貌控制的作用,我们选择了四种主链含有氟原子和不含氟原子的聚合物:PTB7,PBDTTT-C,PTB7-Th和PBDTTT-C-T,分别进行对比实验。我们发现,在有BT存在的情况下,主链上含有氟原子的聚合物在光照一个小时之后展现出了更好的稳定性。...

【文章页数】：58 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 有机太阳能电池的工作原理
    1.3 有机太阳能电池的结构
        1.3.1 单层肖特基结构
        1.3.2 双层异质结结构
        1.3.3 本体异质结结构
    1.4 有机太阳能电池的性能参数
        1.4.1 开路电压
        1.4.2 短路电流
        1.4.3 填充因子
        1.4.4 光电转换效率
        1.4.5 外部量子效率
    1.5 活性层形貌调控及优化
        1.5.1 化学方法
        1.5.2 溶剂效应
        1.5.3 给/受体共混比例对形貌的影响
        1.5.4 热退火和溶剂退火
        1.5.5 添加第三组分
        1.5.6 添加溶剂添加剂
    1.6 有机太阳能电池的稳定性
        1.6.1 光稳定性
        1.6.2 热稳定性
        1.6.3 其他方面的稳定性
    1.7 课题的提出及研究内容
第2章 氟原子与硫醇基团之间特殊相互作用的探索
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 材料
        2.2.2 实验仪器及表征手段
        2.2.3 器件与薄膜样品制备
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 薄膜与器件的宏观表征
        2.3.2 薄膜形貌的微观结构表征
    2.4 本章小结
第3章 1,3-丙二硫醇诱导PTB7-Th:PC₇₁BM形成旋节相分离结构及机理研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 材料
        3.2.2 实验仪器及表征手段
        3.2.3 器件与薄膜样品制备
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 PT添加剂含量对器件性能的影响
        3.3.2 PT添加剂含量在不同活性层体系中对形貌的影响
        3.3.3 PT添加剂含量对PTB7-Th:PC₇₁BM相分离和结晶的影响
        3.3.4 PT添加剂在PTB7-Th:PC₇₁BM体系中形成旋结相分离
    3.4 本章小结
第4章 结论与展望
参考文献
致谢
攻读学位期间的研究成果



本文编号：3808964