三元策略调控活性层实现高效聚合物太阳能电池的研究

发布时间：2024-04-02 05:39

　　作为一种极具潜力的新一代光伏技术,由于聚合物太阳能电池(PSCs)的低成本、可柔性、可卷对卷生产等显著优势而引起大量的关注和研究。太阳能电池中的三元策略是指在二元体系中引入第三组分,利用三种材料光谱互补的特性提高活性层对太阳光的捕获,不但能保持器件结构简单,而且还是促进实现高的光电转换效率(PCE)的一种手段。由于三元体系中三种不同材料之间复杂的相互作用,活性层相分离的成因、电荷和能量转移等过程还不十分明确。针对以上问题,本论文系统研究了不同体系的三元器件,从材料体系设计、器件性能、活性层形貌以及光物理层面解释了三元器件提高电池效率的机理。探究材料-器件-性能三者之间的关系,为材料选择、活性层微观形貌控制以及给/受体(D/A)比例等方面为设计和优化实现高效PSCs提供有益的指导。主要内容如下:首先,在P3:PC₇₁BM二元体系中引入高迁移率聚合物DPPT-TT,使PCE从6.18%显著提高到8.30%。最佳三元PSCs的PCE提高归因于短路电流密度(J_SC)和填充因子(FF)的增加,这是由于两种聚合物给体的协同作用不但能有效拓宽活性层的吸收光...

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1光伏发电组件

兰州交通大学硕士学位论文-1-1绪论1.1引言当前，国际石油价格的波动引发全球股市剧烈震荡，全球经济不确定性不断升高，将带来许多严重的后果。能源安全事关国计民生，是我国推进社会主义现代化建设的重要保障，必须要将占有和使用能源的话语权掌握在自己手中。而对煤炭石油等化石能源的开采利用....

图1.2NREL发布最新的各类光伏技术研究进展

兰州交通大学硕士学位论文-3-图1.2NREL发布最新的各类光伏技术研究进展。1.2聚合物太阳能电池工作原理PSCs光生电流经历五个基本物理过程：①激子产生：活性层吸收光子后产生激子；②激子扩散：激子在给体材料中(或受体材料)扩散；③电荷分离：激子扩撒到给受体界面，在给受体的界面....

图1.3聚合物有机太阳能电池光电转换基本物理过程[21]

三元策略调控活性层实现高效聚合物太阳能电池的研究-4-图1.3聚合物有机太阳能电池光电转换基本物理过程[21]。(2)短路电流密度JSC：在光照条件下，PSCs正负极短路时的电流密度，即PSCs的最大输出光电流密度，单位为mA/cm2。如图1.4所示，电压在0~VOC之间的电流为....

图1.4典型的太阳能电池器件暗电流和电流密度-电压(J-V)特性曲线[22]

兰州交通大学硕士学位论文-5-(5)外量子效率(EQE)：又称为入射光子-电子转换效率(IncidentPhotontoCurrentConversionEfficiency,IPCE)，是指在某一给定波长下的光子所产生的能够发送到外电路的光子的比例，其定义式为：1240=有效吸....

本文编号：3945902