有机小分子太阳能电池中修饰层的研究

发布时间：2017-09-05 02:10

  本文关键词：有机小分子太阳能电池中修饰层的研究

  更多相关文章： 有机太阳能电池 修饰层 CuI BP2T

【摘要】：经济的发展使得能源需求急速上升,化石燃料被大量使用,这也导致了温室效应的产生,对生态环境产生了极大的破坏,寻找新型清洁能源势在必行。太阳能作为一种新型的清洁能源,由于其取之不尽,用之不竭,受地理环境影响较小,目前受到了广泛的关注。相比于传统的硅太阳能电池,有机太阳能电池所使用的材料价格较低,可以通过比较简单的工艺进行制作,并且能够制作柔性器件,具有非常光明的发展前景。目前有机太阳能电池的光电转换效率仍比较低,对有机太阳能电池的结构进行优化是提升性能的一个重要途径。作为有机太阳能电池结构优化的突破性进展,修饰层能够有效地改善有机太阳能电池吸收层的表面形貌,提升器件的性能。本文主要进行了以下几个方面的研究:1、CuI作为修饰层的有机小分子太阳能电池的研究:选用CuI作为修饰层,分别引入TAPC:C70和DIBSQ:C70体系的有机小分子太阳能电池中,测试修饰层引入前后器件的性能参数变化,同时对CuI修饰层的厚度进行改变,探究修饰层的最佳厚度。其中,对于TAPC:C70体系,修饰层厚度为5nm时对器件的性能提升最大,器件的光电转换效率从4.76%提升到5.76%,提升了1.00%,提升比率达到21.2%而对于DIBSQ:C70体系,CuI修饰层的厚度为5nm时器件提升最大,器件的光电转换效率从4.40%提高到了5.00%,提升了0.60%,提升比率为13.6%。2、BP2T作为修饰层的有机小分子太阳能电池的研究:选用BP2T作为修饰层材料,将其引入DTDCTB:C70体系的有机小分子蒸镀太阳能电池中,测试修饰层引入前后器件的性能参数变化,同时对BP2T修饰层的厚度进行改变,探究修饰层的最佳厚度。当修饰层厚度为10nm时对器件的性能提升最大,器件的光电转换效率从3.56%提升到4%,提升了0.44%,提升比率达到12.36%。3、测试修饰层引入前后器件的吸收光谱和表面形貌,以此来探究修饰层的作用机理。结果显示,修饰层的引入对于器件的吸收层的吸收光谱并未产生影响,而对器件吸收层的表面形貌起到了修饰作用,改善了吸收层的表面平整度,这使得激子的数量增多,也提高了激子的分离概率,使太阳能电池产生的光电流增大,进而提升了器件的光电转换效率。此外,本文还对在修饰层较厚时,光电流提升变小这一现象作出了相关的理论解释。本文所做的研究对进一步丰富有机太阳能电池的相关理论,推动有机太阳能电池的产业化进程有着一定的借鉴意义。
【关键词】：有机太阳能电池 修饰层 CuI BP2T
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-27
• 1.1 太阳能电池的研究背景10-12
• 1.1.1 能源需求与温室效应10
• 1.1.2 新能源的应用及发展10-12
• 1.2 太阳能电池概述12-23
• 1.2.1 太阳能电池的基本原理12-13
• 1.2.2 太阳能电池的分类13-23
• 1.3 有机太阳能电池的界面修饰23-25
• 1.3.1 阳极缓冲层23-24
• 1.3.2 阴极缓冲层24
• 1.3.3 修饰层24-25
• 1.4 本文的主要研究内容25-27
• 第二章 有机小分子太阳能电池概述27-34
• 2.1 有机小分子太阳能电池结构原理27
• 2.2 有机太阳能电池结构27-31
• 2.2.1 单层结构27-28
• 2.2.2 双层异质结结构28-29
• 2.2.3 本体异质结结构29-30
• 2.2.4 串联结构30-31
• 2.3 有机太阳能电池材料的相关参数31-32
• 2.3.1 吸收光谱31
• 2.3.2 电子/空穴迁移率31-32
• 2.3.3 HOMO LUMO能级与禁带宽度32
• 2.4 有机太阳能电池的性能参数32-33
• 2.5 本章小结33-34
• 第三章 CuI作为修饰层的有机小分子蒸镀太阳能电池的研究34-50
• 3.1 实验材料及设备34-37
• 3.1.1 实验材料34-37
• 3.1.2 实验设备37
• 3.2 CuI修饰层对TAPC:C70体系电池性能的影响研究37-44
• 3.2.1 太阳能器件的结构和制备37-38
• 3.2.2 器件性能参数测试与结果分析38-40
• 3.2.3 吸收层薄膜的的吸收光谱测试及分析40-42
• 3.2.4 吸收层薄膜表面形貌的测试及分析42-44
• 3.3 CuI修饰层对DIBSQ:C70体系电池性能的影响研究44-48
• 3.3.1 太阳能电池器件的结构及制备44
• 3.3.2 器件性能参数测试与结果分析44-46
• 3.3.3 吸收层薄膜的吸收光谱测试及分析46-47
• 3.3.4 吸收层薄膜表面形貌的测试及分析47-48
• 3.4 总结与分析48-49
• 3.5 本章小结49-50
• 第四章 BP2T作为有机小分子蒸镀太阳能电池修饰层的研究50-58
• 4.1 实验所采用的原料50-51
• 4.2 BP2T修饰层对DTDCTB:C70体系电池性能的影响研究51-56
• 4.2.1 太阳能电池器件的制备及结构51
• 4.2.2 器件的性能参数测试及结果分析51-53
• 4.2.3 吸收层薄膜的吸收光谱测试及分析53-54
• 4.2.4 吸收层薄膜表面形貌的测试及分析54-56
• 4.3 总结与分析56-57
• 4.4 本章小结57-58
• 第五章 总结及展望58-60
• 5.1 研究工作总结58-59
• 5.2 存在的问题与展望59-60
• 5.2.1 存在的问题59
• 5.2.2 未来展望59-60
• 致谢60-61
• 参考文献61-66

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本文编号：795194