金属/聚合物界面结构及其与聚合物太阳能电池性能的联系

发布时间：2021-09-05 04:25

　　聚合物太阳能电池由于具有制备工艺简单、质量轻、成本低、易制成大面积柔性器件等优势,成为目前太阳能电池研究领域的热点。近些年来,聚合物太阳能电池的研究取得了很大的进展。但是,现阶段的聚合物太阳能电池仍然存在效率低和稳定性差的问题,导致难以推广使用,因此如何提器件的高能量转化效率和稳定性是实现商业化应用的关键。在这些器件中,通常应用低功函数金属作为器件的阴极收集来自活性层的电子。在器件制备时,通过热蒸发的方式沉积在有机活性层表面的金属电极不仅会扩散进入聚合物薄膜内部,还会与聚合物材料发生强烈的化学相互作用。此外,金属电极与聚合物之间的界面性质亦会对聚合物太阳能电池中激子分离、传输、收集和复合等过程产生重大的影响,最终影响到电池的能量转化效率和稳定性。因此,深入地了解金属/聚合物间的界面性质和精确地调控界面结构是制备高性能的聚合物太阳能电池的关键。基于以上研究背景,本论文从金属/聚合物界面入手,通过多种表面分析方法原位研究了金属/聚合物的界面结构及其与聚合物太阳电池性能的联系：利用X射线光电子能谱（XPS）、真空紫外光电子能谱（UPS）、高分辨率的同步辐射光电子能谱（SRPES）、近边X射线... 

【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：132 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 聚合物太阳能电池的发展历程
    1.3 聚合物太阳能电池的器件结构
    1.4 聚合物太阳能电池材料的发展
    1.5 聚合物太阳能电池的工作机理
    1.6 聚合物太阳能电池的性能表征
    1.7 聚合物太阳能电池的界面研究
        1.7.1 界面扩散
        1.7.2 界面化学反应
        1.7.3 界面修饰
        1.7.4 界面载流子复合
    1.8 选题背景和研究内容
    参考文献
第2章 实验方法与原理
    2.1 引言
    2.2 同步辐射基本原理
    2.3 光电子能谱的基本原理与方法
        2.3.1 光电子能谱的基本原理
        2.3.2 XPS、UPS和SRPES简介
    2.4 NEXAFS基本原理及实验方法
        2.4.1 NEXAFS的产生机理
        2.4.2 角分辨NEXAFS
        2.4.3 NEXAFS的实验方法
    2.5 吸附量热技术
        2.5.1 吸附量热技术的发展
        2.5.2 吸附量热技术的原理
    2.6 原子力显微镜
    2.7 实验装置介绍
    参考文献
第3章 Ca/PMMA界面相互作用的研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 PMMA薄膜样品的制备
        3.2.2 Ca/PMMA界面的测量
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 清洁PMMA薄膜研究
        3.3.2 Ca/PMMA界面研究
    3.4 本章小结
    参考文献
第4章 Ca/PMMA界面的温度调控研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
    4.3 实验结果
        4.3.1 粘附几率的测量
        4.3.2 吸附量热的测量
        4.3.3 光电子能谱的测量
    4.4 讨论部分
    4.5 本章小结
    参考文献
第5章 电极/PCDTBT的界面研究
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 聚合物太阳能电池的制备
        5.2.2 聚合物太阳能电池的性能测试
        5.2.3 角分辨NEXAFS
        5.2.4 同步辐射光电子能谱
    5.3 瞬态光伏测试技术
        5.3.1 瞬态光伏的基本原理
        5.3.2 瞬态光伏设备的搭建
        5.3.3 数据处理
    5.4 实验结果与讨论
        5.4.1 PCDTBT分子取向
        5.4.2 器件性能
        5.4.3 载流子复合速率常数的测量
        5.4.4 电极/PCDTBT界面相互作用
        5.4.5 能带结构
    5.5 本章小结
    参考文献
第6章 总结和展望
    6.1 总结
    6.2 展望
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果



本文编号：3384663