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PEDOT:PSS导电膜和新型钴电解质的制备及在太阳能电池中的应用

发布时间:2018-06-14 18:55

  本文选题:电荷传输/收集材料 + 有机太阳能电池 ; 参考:《华中科技大学》2015年硕士论文


【摘要】:本文围绕太阳能电池中的电荷传输/收集材料,进行了以下研究:(1)以保鲜膜为转移介质制备PEDOT:PSS膜,研究其作为对电极在有机太阳能电池(OPV)中的应用;(2)新型钴电解质的设计和合成以及在P型染料敏化太阳能电池中的应用。目前,在有机太阳能电池的空穴收集材料中,PEDOT:PSS是较为有效的,但是由于其存在腐蚀性和易溶于水等缺点,在目标基底上直接旋涂溶液时,溶液会破坏下层材料。膜转移方法可解决此问题,但传统的转移介质为二甲基硅氧烷(PDMS)。PDMS不仅价格昂贵,而且制作过程繁杂,混合物黏而脏。此外,转移过程中PDMS和目标基底表面均需要进行等离子体处理,来提高表面的亲水性,这既耗时又耗能。为使得转移过程简便、节能,我们采用了保鲜膜作为转移介质。保鲜膜廉价,买后即可用,且保鲜膜和目标基底表面均不需等离子体处理。更重要的是用该转移介质制作的PEDOT:PSS膜的质量和电池性能优于用PDMS制作的PEDOT:PSS膜和电池性能。染料敏化太阳能电池(DSSC)中应用广泛的碘电解质存在腐蚀性、对光有一定的吸收等缺点,限制了太阳能电池性能的进一步提高。钴电解质不仅具有可调的氧化还原电位,而且光吸收系数较低。不同的钴电解质与染料通过恰当的能级匹配、动力学匹配等手段,可以有效提高染料敏化太阳能电池的性能。本论文在乙二胺钴配合物([Co(en)3]2+/3+)的基础上,对乙二胺配体进行烷基化修饰,设计并合成了1,2-丙二胺钴配合物([Co(ipn)3]2+/3+)。对比研究了[Co(en)3]2+/3+和[Co(ipn)3]2+/3+在p型染料敏化太阳能电池中的性能,同时研究了p型染料ZZX-OP1、ZZX-OP1-2、ZZX-OP1-3与[Co(en)3]2+/3+和[Co(ipn)3]2+/3+的相互作用,其中,基于[Co(en)3]2+/3+和ZZX-OP1-3染料的p型染料敏化太阳能电池取得了1.1%的光电转化效率。
[Abstract]:In this paper, the charge transfer / collection materials in solar cells were studied as follows: (1) PEDOT: PSS films were prepared by using fresh-keeping film as transfer medium. The design and synthesis of a new cobalt electrolyte and its application in P-type dye sensitized solar cells were studied. At present, in the hole collection materials of organic solar cells, PEDOT: PSS is more effective, but due to its corrosive and soluble in water and other shortcomings, the solution will destroy the lower layer material when the solution is spin-coated directly on the target substrate. The membrane transfer method can solve this problem, but the traditional transfer medium is dimethyl siloxane PDMS.PDMS is not only expensive, but also the process is complicated, the mixture is sticky and dirty. In addition, both PDMS and the target substrate need plasma treatment to improve the hydrophilicity of the surface, which is time consuming and energy consuming. In order to make the transfer process simple and energy-saving, we used fresh-keeping film as transfer medium. The film is cheap and can be used after purchase, and the film and the target substrate surface do not need plasma treatment. More importantly, the quality and battery performance of PEDOT: PSS film prepared with this transfer medium is better than that of PEDOT: PSS film and battery prepared by PDMS. Dye-sensitized solar cells (DSSCs) have some disadvantages such as corrosion of iodine electrolyte and absorption of light, which limit the further improvement of solar cell performance. Cobalt electrolyte not only has adjustable redox potential, but also has low absorption coefficient. Different cobalt electrolytes and dyes can effectively improve the performance of dye sensitized solar cells by appropriate energy level matching and kinetic matching. In this paper, the ethylenediamine ligand was modified by alkylation on the basis of the cobalt complex ([Cochenine 3] 2 / 3), and the 1 ~ (2) -propylenediamine cobalt complex ([Cotiipnni3] 2 / 3 ~ (3) was designed and synthesized. The performance of [Coeno 3] 2 / 3 and [Cocoipnnion 3] 2 / 3 in p-type dye sensitized solar cells was studied. The interaction of p-dye ZZX-OP1, ZZX-OP1-2n, ZZX-OP1-3 with [Coeno 3] 2 / 3 and [Coipnn3] 2 / 3 was studied, and the interaction of [Coeno 3] 2 / 3 and [Coipnn 3] 2 / 3 was studied, and the interaction of [Coeno 3] 2 / 3 and [Coipn3] 2 / 3 was also studied. The p-type dye sensitized solar cells based on [Cochenbun 3] 2 / 3 and ZZX-OP1-3 dyes have achieved a photoconversion efficiency of 1.1%.
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TM914.4

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本文编号:2018614

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