有机半导体光伏器件活性层相分离结构调控

发布时间：2021-08-31 21:08

　　有机半导体光伏器件的活性层纳米微结构对其能量转换效率具有重要影响。在全聚合物共混体系中,分子结晶行为可以诱导大尺寸相分离的发生,不利于激子扩散。由于有机半导体光伏器件通常采用溶液加工的方式制备活性层,因此溶液状态及成膜动力学对活性层的相分离结构有着决定性的影响。主要研究内容如下:1.我们利用溶液温度调控及热退火处理,通过溶液固-液相分离类型调控及受限结晶原理实现了PBDB-T/P（NDI2OD-T2）共混体系小相区尺寸、高结晶性的互穿网络结构的构筑。研究表明,当溶液温度介于80℃到120℃时,PBDB-T不发生固-液相分离,而P（NDI2OD-T2）发生固-液相分离;此时旋涂由于溶液中存在P（NDI2OD-T2）晶核可诱导其进一步结晶,因此获得P（NDI2OD-T2）形成结晶网络结构而PBDB-T填充在其间的小尺寸网络结构。在此基础上对薄膜进行热退火,促使PBDB-T在P（NDI2OD-T2）晶体网络内部受限结晶,从而形成小尺寸高结晶的互穿网络结构。通过控制溶液溶液状态及利用受限结晶可获得小尺寸、高结晶性互穿网络结构,器件性能也由5.33%提高至7.12%。2.协同调节溶液状态和成膜动... 

【文章来源】：长春理工大学吉林省

【文章页数】：60 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

全聚合物光伏器件性能的发展

处分离、电荷传输以及电荷收集等五个过程（工作原理如图2.1(B)所示）[13]。首先，活性层吸收光子后，HOMO 能级上的电子激发到 LUMO 能级上，在库仑力的作用下与空穴形成激子（过程①）。紧接着激子在浓度梯度作用下扩散、迁移至给受体分子界面处（过程②）。在给受体的界面处，激子形成电荷转移态（chargetransfer state，简称 CT 态）；由于共轭聚合物材料具有较低的介电常数（通常在 2 ～ 4左右），同时产生的 CT 态激子具有较强的定域性质，导致 CT 态中的电子与空穴表现出更强的库仑引力（V 约为 0.1 ～ 0.5eV）；当界面处 CT 态不能摆脱库仑捕获半径时，则会在给体/受体界面处发生复合（称为成对复合过程）；反之，当界面处的 CT 态摆脱库仑捕获半径时

图 2.3 平面异质结光伏器件原理图和器件结构图2.2.3 体异质结结构体异质结（bulk heterojunction, BHJ）光伏器件器件结构的出现带来新的研究热潮（图 2.4）。体异质结光敏层是通过在有机溶剂中混合充当电子给体和电子受体两类有机材料，经旋涂工艺得到有机固态混合膜。共混膜的结构的形成大大增加了给-受体的

【参考文献】：
期刊论文
[1]全高分子太阳能电池活性层相分离结构调控[J]. 宋春鹏,曲轶,刘剑刚,韩艳春.  高分子学报. 2018(02)



本文编号：3375615