共轭两性离子作为阴极界面修饰层提升有机太阳能电池性能的研究

发布时间：2023-10-12 04:16

　　有机太阳能电池作为清洁能源的代表之一,展现出了优异的光电性能,同时具有出色的机械可弯曲性且制备工艺简单,吸引了众多研究人员的关注。如今,聚合物太阳能电池(PSCs)的最高效率已经突破17%,但相比于晶体硅太阳能电池仍然有一定的差距。本论文主要研究了新型共轭两性离子作为阴极界面修饰层(CBL)提升PSCs的性能。具体内容分为如下两部分:(1)设计并合成了共轭两性离子材料(命名为ZW-Bu)。ZW-Bu具有两亲性,可以溶于极性溶剂(如甲醇)和非极性溶剂(如邻二氯苯)中。因此,在旋涂活性层时,ZW-Bu CBL可能会被破坏。不过,由于ZW-Bu分子上的NH基团可以与ITO表面的氧离子形成氢键作用,保护了ZW-Bu CBL不会被完全清洗干净,仍然可以起到界面修饰的作用。这使得ZW-Bu不需要与活性层满足溶剂正交的关系。将ZW-Bu CBL应用于P3HT:PC₆₁BM基的倒置型PSCs中,器件效率达到了3.92%。高于传统ZnO CBL的器件效率(3.51%)。而且,得益于旋涂活性层时对ZW-Bu CBL的部分清洗,ZW-Bu的初始厚度可以在不牺牲器件效率的前提下进行大范围...

【文章页数】：93 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 有机太阳能电池的器件结构
    1.3 有机太阳能电池的活性层
        1.3.1 给体材料
        1.3.2 受体材料
    1.4 有机太阳能电池的界面修饰层
    1.5 本文的研究内容和意义
第二章 有机太阳能电池的基本原理与实验基础
    2.1 有机太阳能电池的工作原理
        2.1.1 激子的产生和解离
        2.1.2 电荷载流子的传输
        2.1.3 电荷载流子的提取
    2.2 有机太阳能电池的主要性能参数
    2.3 有机太阳能电池的等效电路
    2.4 有机太阳能电池的实验基础
        2.4.1 实验设备
        2.4.2 实验材料
    2.5 本章小结
第三章 两性离子作阴极界面修饰层改善有机太阳能电池性能
    3.1 引言
    3.2 实验内容
        3.2.1 共轭两性离子ZW-Bu的合成
        3.2.2 ZW-Bu阴极界面修饰层的制备
        3.2.3 ZnO阴极界面修饰层的制备
        3.2.4 有机太阳能电池器件的制备
        3.2.5 材料的表征与器件的测试
    3.3 实验结果与讨论
        3.3.1 ZW-Bu的表征
        3.3.2 ZW-Bu作为阴极界面修饰层改善有机太阳能电池性能
        3.3.3 不同溶剂对于ZW-Bu阴极界面修饰层的影响
        3.3.4 ZW-Bu阴极界面修饰层的初始厚度不敏感性的研究
        3.3.5 ZW-Bu CBL用于高效率有机太阳能电池体系的研究
    3.4 本章小结
第四章 自组装法制备有机太阳能电池的研究
    4.1 引言
    4.2 实验内容
        4.2.1 共轭两性离子ZW-2和ZW-3 的合成
        4.2.2 有机太阳能电池器件的制备
        4.2.3 材料的表征与器件的测试
    4.3 实验结果与讨论
        4.3.1 薄膜材料的表面能研究
        4.3.2 自组装法制备有机太阳能电池性能的研究
        4.3.3 ZW-2与ZW-3 的表征
        4.3.4 ZW-2与ZW-3 作为自组装阴极界面修饰层
    4.4 本章小节
第五章 总结与展望
    5.1 全文总结
    5.2 未来展望
致谢
参考文献
在学期间取得的与学位论文相关的研究成果



本文编号：3853434