聚合物/无机纳米粒子杂化太阳能电池的材料设计与器件优化
发布时间：2023-06-15 20:47
为缓解和最终解决全球能源环境问题,太阳能电池成为当今科学研究领域的热点。聚合物/无机纳米粒子杂化太阳能电池结合了聚合物的柔性、质轻、制备简单以及无机纳米粒子高消光系数、可调节吸光范围、高稳定性等优点,具有不容忽视的潜在应用前景。水作为溶剂加工制备太阳能电池,相较传统的有机溶剂,具有环境友好,生产安全等优点,是研究人员努力的目标。在此背景之下,本论文以水相聚合物/无机纳米粒子杂化太阳能电池为基础模型,拓展到多种太阳能电池结构,从材料设计、机理研究及制备工艺优化等方面开展了一系列创新性的研究。从关键创新点来看,本论文对太阳能电池的研究有如下贡献:研究了界面传输层在器件中的作用机制及优化方向;提出了制备聚合物/无机纳米粒子体相异质节的新方法,从而找到了提高水相杂化太阳能电池效率的突破口;提出了水溶液制备太阳能电池背电极的方法,有利于实现清洁的工业生产。本论文的具体工作为如下三个方面:1、在第二章中,我们分别优化了器件的空穴传输层和电子传输层。在空穴传输层(HTL)方面,我们以P型掺杂的有机小分子2,2’,7,7’-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9’-螺二芴(spiro-OMeT...
【文章页数】：111 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 聚合物/无机纳米晶杂化太阳能电池
1.2.1 聚合物/无机纳米晶杂化太阳能电池的基本原理
1.2.2 聚合物/无机纳米晶杂化太阳能电池的表征
1.2.3 聚合物/无机纳米晶杂化太阳能电池的优化途径
1.2.4 聚合物/无机纳米晶杂化太阳能电池的存在问题
1.3 水相聚合物/无机纳米晶杂化太阳能电池
1.3.1 侧链为带电基团的水溶性聚合物/纳米晶杂化太阳能电池
1.3.2 微乳液法制备的水相聚合物纳米粒子/纳米晶杂化太阳能电池
1.3.3 水溶性聚合物前驱体/纳米晶的杂化太阳能电池
1.4 本论文的设计思想与研究内容
1.5 参考文献
第2章 聚合物/纳米晶杂化太阳能电池的界面层设计与性能优化
2.1 引言
2.2 优化阳极界面材料提高水相无机纳米晶太阳能电池的性能
2.2.1 实验部分
2.2.1.1 实验原料
2.2.1.2 材料合成
2.2.1.3 器件制备
2.2.1.4 表征仪器
2.2.2 结果与讨论
2.2.2.1 材料能级表征
2.2.2.2 器件表征
2.2.2.3 表面偶极的测试和分析
2.3 Cl钝化的准体相多孔SnO2膜作为电子传输层提高杂化电池性能
2.3.1 实验部分
2.3.1.1 实验原料
2.3.1.2 材料合成
2.2.1.3 器件制备
2.3.1.4 表征仪器
2.3.2 结果与讨论
2.3.2.1 SnO2NPs代替TiO2膜的器件性能
2.3.2.2 醇溶液法制备准体相多孔SnO2膜
2.3.2.2.1 膜形貌的调控
2.3.2.2.2 准体相多孔结构SnO2膜形成原因分析
2.3.2.2.3 不同条件下制备的SnO2膜对应的器件性能
2.3.2.3 准体相多孔SnO2膜代替水分散SnO2NPs作为ETL
2.3.2.3.1 两种SnO2膜的光学透过性及能级性质
2.3.2.3.2 两种SnO2膜作为ETL的器件性能
2.3.2.3.3 不同SnO2膜作为电子传输层性能差异的原因探究
2.3.2.3.4 两种SnO2膜作用机制的归纳
2.4 本章小结
2.5 参考文献
第3章 后扩散法制备聚合物/无机纳米晶杂化体相异质节
3.1 引言
3.2 后扩散法制备聚合物/纳米晶体相异质节杂化太阳能电池
3.2.1 实验部分
3.2.1.1 实验原料
3.2.1.2 材料合成
3.2.1.3 器件制备
3.2.1.4 表征仪器
3.2.2 结果与讨论
3.2.2.1 后扩散法制备聚合物/无机纳米晶体相异质节
3.2.2.2 后扩散法制备聚合物/无机纳米晶体相异质节太阳能电池
3.2.2.2.1 聚合物层的优化
3.2.2.2.2 纳米晶层的优化
3.2.2.2.3 BHJ和PHJ器件性能
3.2.2.2.4 退火温度的优化
3.2.2.3 活性层膜结构的优化
3.2.2.4 聚合物种类优化及溶剂绿色化
3.3 本章小结
3.4 参考文献
第4章 清洁溶液法制备水相杂化太阳能电池背电极
4.1 引言
4.2 提拉金纳米粒子膜作为背电极应用于杂化太阳能电池
4.2.1 实验部分
4.2.1.1 实验原料
4.2.1.2 材料合成
4.2.1.3 器件制备
4.2.1.4 表征仪器
4.2.2 结果与讨论
4.2.2.1 提拉金纳米粒子膜的制备与表征
4.2.2.2 提拉的金纳米粒子膜作为背电极的水相杂化太阳能电池
4.3 本章小结
4.4 参考文献
第5章 全文总结
作者简介及攻读学位期间取得的学术成果
致谢
本文编号：3833643
【文章页数】：111 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 聚合物/无机纳米晶杂化太阳能电池
1.2.1 聚合物/无机纳米晶杂化太阳能电池的基本原理
1.2.2 聚合物/无机纳米晶杂化太阳能电池的表征
1.2.3 聚合物/无机纳米晶杂化太阳能电池的优化途径
1.2.4 聚合物/无机纳米晶杂化太阳能电池的存在问题
1.3 水相聚合物/无机纳米晶杂化太阳能电池
1.3.1 侧链为带电基团的水溶性聚合物/纳米晶杂化太阳能电池
1.3.2 微乳液法制备的水相聚合物纳米粒子/纳米晶杂化太阳能电池
1.3.3 水溶性聚合物前驱体/纳米晶的杂化太阳能电池
1.4 本论文的设计思想与研究内容
1.5 参考文献
第2章 聚合物/纳米晶杂化太阳能电池的界面层设计与性能优化
2.1 引言
2.2 优化阳极界面材料提高水相无机纳米晶太阳能电池的性能
2.2.1 实验部分
2.2.1.1 实验原料
2.2.1.2 材料合成
2.2.1.3 器件制备
2.2.1.4 表征仪器
2.2.2 结果与讨论
2.2.2.1 材料能级表征
2.2.2.2 器件表征
2.2.2.3 表面偶极的测试和分析
2.3 Cl钝化的准体相多孔SnO2膜作为电子传输层提高杂化电池性能
2.3.1 实验部分
2.3.1.1 实验原料
2.3.1.2 材料合成
2.2.1.3 器件制备
2.3.1.4 表征仪器
2.3.2 结果与讨论
2.3.2.1 SnO2NPs代替TiO2膜的器件性能
2.3.2.2 醇溶液法制备准体相多孔SnO2膜
2.3.2.2.1 膜形貌的调控
2.3.2.2.2 准体相多孔结构SnO2膜形成原因分析
2.3.2.2.3 不同条件下制备的SnO2膜对应的器件性能
2.3.2.3 准体相多孔SnO2膜代替水分散SnO2NPs作为ETL
2.3.2.3.1 两种SnO2膜的光学透过性及能级性质
2.3.2.3.2 两种SnO2膜作为ETL的器件性能
2.3.2.3.3 不同SnO2膜作为电子传输层性能差异的原因探究
2.3.2.3.4 两种SnO2膜作用机制的归纳
2.4 本章小结
2.5 参考文献
第3章 后扩散法制备聚合物/无机纳米晶杂化体相异质节
3.1 引言
3.2 后扩散法制备聚合物/纳米晶体相异质节杂化太阳能电池
3.2.1 实验部分
3.2.1.1 实验原料
3.2.1.2 材料合成
3.2.1.3 器件制备
3.2.1.4 表征仪器
3.2.2 结果与讨论
3.2.2.1 后扩散法制备聚合物/无机纳米晶体相异质节
3.2.2.2 后扩散法制备聚合物/无机纳米晶体相异质节太阳能电池
3.2.2.2.1 聚合物层的优化
3.2.2.2.2 纳米晶层的优化
3.2.2.2.3 BHJ和PHJ器件性能
3.2.2.2.4 退火温度的优化
3.2.2.3 活性层膜结构的优化
3.2.2.4 聚合物种类优化及溶剂绿色化
3.3 本章小结
3.4 参考文献
第4章 清洁溶液法制备水相杂化太阳能电池背电极
4.1 引言
4.2 提拉金纳米粒子膜作为背电极应用于杂化太阳能电池
4.2.1 实验部分
4.2.1.1 实验原料
4.2.1.2 材料合成
4.2.1.3 器件制备
4.2.1.4 表征仪器
4.2.2 结果与讨论
4.2.2.1 提拉金纳米粒子膜的制备与表征
4.2.2.2 提拉的金纳米粒子膜作为背电极的水相杂化太阳能电池
4.3 本章小结
4.4 参考文献
第5章 全文总结
作者简介及攻读学位期间取得的学术成果
致谢
本文编号：3833643
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