界面材料在新型有机太阳能电池中的应用及器件性能研究

发布时间：2021-06-15 11:16

　　近年来,随着人类社会的发展,人们对能源的需求变得越来越大,传统化石能源开发与使用过程中所产生的污染,使得人类赖以生存的地球变得千疮百孔。因此,人类迫切的需要开发可再生能源以及绿色能源。而随着科学技术不断的进展,新型的有机太阳能电池逐渐出现在了人们的视野之中。有机太阳能电池（OPV）被视为新型太阳能电池中的杰出代表,在近年来,国内外大量的科研课题组对该领域进行了大量的应用及理论上的研究。通过对有机太阳能电池器件和机理的研究,科研人员们力求在该领域有所突破,同时推进有机太阳能电池的工业化进程。其中,除了器件效率的问题,器件的稳定性是推进其产业化中亟需解决的问题。而大量的研究表明:界面层的作用不止会对器件的效率产生影响,也会直接给器件带来稳定性上的影响。因此,详细的进行界面层的理论研究,同时进行材料及器件应用方面的研究会给有机太阳能电池的发展带来巨大的契机。本论文主要围绕界面层对于新型有机太阳能器件应用以及功能展开。首先,界面层在激子的分离和载流子的传输上有着重要的意义,通过对器件界面过程的详细研究,可以帮助我们很好的理解器件界面过程的机理以及意义,为之后的实验提供理论上的支持。其次,在理论... 

【文章来源】：湘潭大学湖南省

【文章页数】：57 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－１美国可再生能源实验室发布的各类电池性能发展??１．２

?此后，随着关于有机太阳能电池结构的研宄不断发展也衍生出了更多的器件??结构。如图１－３所示根据电流传输的方向，可以把有机太阳能电池划分为经典正??向结构和反向结构。其中，正向结构的器件一般选用透明的阳极材料如ＩＴＯ以??及低功函数的活泼金属作为器件的阴极如Ａｌ、Ｃａ等。在活性层的给体和受体材??料能级差的驱动下进行激子的分离，之后空穴与电子分别被相应的电级所收集而??产生电流。为了增强电级对空穴和电子的收集能力，科学家们在电级与活性层之??间引入了一层界面层。一般理想的界面材料需要具有具备以下几个特点：（１）??能与电级材料形成良好的界面接触；（２）具有良好的电子或者空穴传输能力，??以防止电子和空穴在界面上的复合；（３）具有合适的功函数与给体及受体材料??的能级相匹配。目前，大多数的正向器件中运用最广泛的界面材料是有机聚合物??ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ，在器件中一般作为阳极修饰材料（即空穴传输材料）。阳极材料??ＩＴＯ被ＰｍＤＯＴ：ＰＳＳ修饰之后，可以使得原本相对粗糙的ＩＴＯ表面变得光滑，同??时也提高了阳极对空穴的收集能力

图１－４有机太阳能电池的光生激子的传输图（１）正向器件（２）反向器件??在实验室标准条件（ＡＭ１．５Ｇ?１００?ｍＷ／ｃｍ２）进行太阳能电池测试。在此条件??下，图１－６所示为器件的电流密度－电压（Ｊ－Ｆ）曲线，而器件的性能优劣主要由??以下几个参数来进行表征：??（１）


本文编号：3230955