活性层的形貌调控对有机太阳能电池和钙钛矿太阳能电池性能的影响

发布时间：2023-10-04 05:15

　　近年来,有机太阳能电池和钙钛矿太阳能电池的器件效率得到了快速的提升。目前仍有许多科研工作者在致力于追求更高性能的太阳能电池,而研究重点主要集中在界面工程、组分工程、溶剂工程以及活性层的形貌调控等。无论是对有机太阳能电池还是钙钛矿太阳能电池来说,针对活性层的形貌优化是实现器件性能提高的一个关键性因素。本论文采用了两种不同的方式对有机太阳能电池和钙钛矿太阳能电池的活性层形貌进行了优化,从而实现器件性能的提升。具体研究内容如下:(1)制备三元有机太阳能电池是通过在二元体系中加入与活性层材料有互补吸收作用的第三组分来实现活性层形貌优化以及器件效率提升的一种有效策略。我们将二维共轭的新型小分子给体材料DR3TBDTTVT与PC71BM共混组成活性层后,所制备的二元有机太阳能电池获得了5.71%的器件效率。由于DR3TBDTTVT和PTB7-Th有互补的吸收光谱以及匹配的分子能级,我们把DR3TBDTTVT掺入到PTB7-Th:PC71BM体系中制备了一系列三元有机太阳能电池。其中,含有10 wt%DR3TBDTTVT的三元器件展现出了更高的电荷迁移率、减小的器件串联电阻以及更好的活性层相分离形貌...

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 有机太阳能电池简介
        1.2.1 有机太阳能电池的工作原理
        1.2.2 有机太阳能电池的性能参数
    1.3 有机太阳能电池中活性层的形貌调控
        1.3.1 活性层组分的调控
        1.3.2 溶剂的处理
        1.3.3 薄膜后处理优化形貌
    1.4 钙钛矿太阳能电池简介
        1.4.1 钙钛矿的材料结构特性
        1.4.2 钙钛矿太阳能电池的工作原理及性能参数
    1.5 钙钛矿太阳能电池中钙钛矿薄膜的优化
        1.5.1 钙钛矿薄膜的沉积方法
        1.5.2 溶剂工程
        1.5.3 添加剂工程
    1.6 本文研究思路与主要内容
第2章 通过二维共轭的小分子的引入实现三元有机太阳能电池活性层形貌的优化以及器件性能的提升
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验的基本原料与试剂
        2.2.2 实验仪器与设备
        2.2.3 小分子DR3TBDTTVT的合成
        2.2.4 有机太阳能电池的器件制备
        2.2.5 有机太阳能电池的性能测试
    2.3 实验结果与讨论
        2.3.1 DR3TBDTTVT能级的测定
        2.3.2 基于DR3TBDTTVT:PC71BM器件性能的表征
        2.3.3 三元体系活性层分子的吸收及能级分布
        2.3.4 三元有机太阳能电池器件性能的表征
        2.3.5 三元有机太阳能电池的载流子迁移率表征
        2.3.6 三元有机太阳能电池活性层形貌的表征
        2.3.7 三元有机太阳能电池电荷传输性能的表征
        2.3.8 DR3TBDTTVT在三元活性层中的位置研究
    2.4 本章小结
第3章 通过添加剂的掺杂来改善钙钛矿活性层形貌以及器件性能
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验的基本原料与试剂
        3.2.2 实验仪器与设备
        3.2.3 p-i-n型钙钛矿太阳能电池的器件制备
        3.2.4 钙钛矿太阳能电池的性能测试
    3.3 实验结果与讨论
        3.3.1 PbI₂薄膜的形貌及结晶性能研究
        3.3.2 钙钛矿薄膜的结晶动力学研究
        3.3.3 钙钛矿薄膜的吸收、形貌及结晶性能研究
        3.3.4 钙钛矿太阳能电池的器件性能表征
        3.3.5 钙钛矿太阳能电池的电荷传输性能
        3.3.6 钙钛矿太阳能电池的稳定性测试
    3.4 本章小结
第4章 总结与展望
    4.1 全文总结
    4.2 研究展望
参考文献
硕士期间的科研成果
致谢



本文编号：3851391