有机光伏器件界面层对器件性能影响的研究

发布时间：2017-09-25 22:39

  本文关键词：有机光伏器件界面层对器件性能影响的研究

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【摘要】：有机光伏器件因其低成本、材料来源广泛、易制备、可实现柔性和大面积等优势而受到科学家们的广泛关注。相比于传统的无机光伏器件,有机太阳能电池效率和寿命仍然是商业化过程的瓶颈。目前有很多手段可以提高器件的光电转化效率和稳定性,如新材料的设计、器件结构的调整等。界面修饰也是一种有效的手段之一,界面层的引入会增加光生载流子从活性层到电极的收集效率、调整界面能级和保护金属扩散很水氧对电极的破坏。从而实现有机光伏器件的光电转化效率和稳定性的提高。本文主要针对有机光伏器件界面层方面做了相关研究,使用新型材料Zn4O(AID)6作为阴极界面层和两种异吲哚衍生物作为阳极界面层来探究他们对器件性能的影响机理。研究内容主要集中在以下两个方面:第一,基于P3HT:PCBM体系,以新型材料Zn4O(AID)6作为阴极界面层。优化阴极缓冲层厚度,并与常用界面层Li F和Cs2CO3作对比,探究阴极界面层厚度和材料种类对器件性能的影响。为了探究该材料对器件性能影响的机理,通过AFM、SEM、光学显微镜,观察了薄膜形貌,根据阻抗谱分析器件内部载流子复合速率。结合相关测试我们充分证明了该材料的引入能引起合理的垂直相分离和降低载流子复合速率。第二,基于TAPC:C60体系,以新型异吲哚衍生物HPm I和HPhI作为MoO3和TAPC:C60之间的阳极界面层。虽然这结果不是很理想,但本课题组会在未来一段时间不断深入研究,探究其现象和原理。
【关键词】：有机光伏器件 界面层 薄膜形貌 激子阻挡
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM914.42
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-16
• 1.1 研究的背景和意义8-9
• 1.2 有机薄膜太阳能电池发展历程概述9-10
• 1.3 有机薄膜太阳能电池研究方向10-14
• 1.3.1 有机薄膜太阳能电池器件材料优化10-13
• 1.3.2 有机薄膜太阳能电池器件结构优化13-14
• 1.4 论文主要工作部分14-16
• 第二章 器件工作原理、制备与测试系统16-27
• 2.1 引言16
• 2.2 器件工作原理16-19
• 2.2.1 有机薄膜太阳能电池载流子产生原理16-17
• 2.2.2 电荷的传输与收集原理17
• 2.2.3 不同结构器件工作原理17-19
• 2.3 器件体系选择19-24
• 2.3.1 器件制备使用材料19-21
• 2.3.2 器件制备过程21-24
• 2.4 器件性能测试表征24-26
• 2.4.1 开路电压（V_(oc)）、短路电流密度（J_(sc)）、填充因子（FF）24-25
• 2.4.2 器件光电转化效率（PCE）25
• 2.4.3 器件外量子效率（EQE）测试25-26
• 2.5 本章小结26-27
• 第三章 Zn_4O(AID)_6 作为基于P3HT:PCBM体系阴极界面层27-39
• 3.1 引言27-28
• 3.2 阴极缓冲层材料Zn_4O(AID)_6 的合成与表征28
• 3.3 Zn_4O(AID)_6 界面层器件制备28-32
• 3.3.1 器件结构与能级图28-29
• 3.3.2 器件缓冲层厚度优化29-32
• 3.4 Zn_4O(AID)_6 界面层作用机制探究32-37
• 3.4.1 器件光学、电学特性测试32-34
• 3.4.2 器件薄膜形貌测试34-37
• 3.5 器件稳定性测试37-38
• 3.6 本章小结38-39
• 第四章 异吲哚衍生物的合成与材料表征39-49
• 4.1 实验试剂与仪器39-40
• 4.2 异吲哚衍生物的合成步骤40-41
• 4.3 异吲哚衍生物化学结构的确定41-44
• 4.4 材料光物理性质研究44-47
• 4.5 材料能级的测定47-48
• 4.6 本章小结48-49
• 第五章 异吲哚衍生物作为界面层对器件性能影响49-55
• 5.1 基于TAPC：C_(60)体系小分子器件优化50-53
• 5.1.1 MoO_3厚度优化50-52
• 5.1.2 CBP厚度的优化52-53
• 5.2 异吲哚衍生物材料做阳极界面层53-54
• 5.3 本章小结54-55
• 第六章 总结与展望55-57
• 6.1 总结55-56
• 6.2 展望56-57
• 参考文献57-61
• 附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文61-62
• 附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目62-63
• 致谢63

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本文编号：920022