1,3,5-三氯苯诱导的聚3-己基噻吩/[6,6]-苯基-C61-丁酸甲酯的结晶行为及形态结构研究

发布时间：2022-01-12 18:48

　　随着化石燃料逐渐枯竭,太阳能作为可再生能源成为人们关注的重点。而共轭聚合物是制作光伏电池的重要材料,其具有较强的吸电子性。目前将共轭聚合物作为电子给体材料,与电子受体材料共混后所制成的光伏电池转换效率仍然不高。而通过调整电池结构,使给受体发生层状相分离形成相间排列的结构,能够提高激子的分离效率。本实验选取了两种常用的电子给受体材料聚3-己基噻吩（P3HT）和[6,6]-苯基-C61-丁酸甲酯（PCBM）,使用定向附生结晶的方法来调控其结构。1.1,3,5-三氯苯（1,3,5-TCB）能够诱导P3HT形成取向结构,而对PCBM并无诱导作用。使用1,3,5-TCB分别诱导P3HT和PCBM薄膜,结合偏光显微镜（POM）,原子力显微镜（AFM）和透射电子显微镜（TEM）等表征手段可以发现:P3HT在TCB上由于晶格匹配的作用,形成了大量取向片晶,其c轴平行于TCB晶体的c轴。而同样条件下处理的PCBM薄膜则没有发生晶体取向,使用AFM观察到了许多其聚集而成的颗粒状结构。2.P3HT/PCBM共混物在质量比为1:1时诱导得到的相分离结构最理想。当共混物中P3HT与PCBM的混合比例发生变化,诱... 

【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－２几种不同厚度的Ｐ３ＨＴ膜对不同波长入射光的吸收量

与其他半导体材料形成界面［３］。在之前一篇关于共轭聚合物光伏电池的报道中Ｗ，通??过旋涂和热处理将未掺杂的ＰＰＶ制成了活性层，铟锡氧化物（ＩＴＯ）半导体透明导电膜??作为下电极，再在ＰＰＶ上蒸镀一层上电极，如图１－３所示。当大约１０?ｍＷ／ｃｍ２强度??的光照在光伏电池上时，会产生１．２－１．７Ｖ的开环电压，具体数值取决于使用的金属材??料。在大多数情况下，开路电压大致等于顶部和底部电极之间的功函数的差除以电子??的电荷。所以功函数不同的两个电极也对单层共轭聚合物光伏电池的开环电压有影??响。根据文献报道，有几个重要因素会对开环电压产生影响，例如不可忽略的暗电流??［５］，费米能级钉扎效应％化学势梯度［７，８］。??ｔｏｐ?￣１??ｃｃｍｊｙｇａｔｅｄ?ｐｏｌｙｍｅｒ??？，ｉｕｒｏ?；．；．．?－?．一ｉ；?｜??＾?ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ?ｅｌｅｄｒｏｄｅ?｜??＼ｅｒ??＼??ｈｖ—???ｔｒａｎｉｐｉｍｎｒ??ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ?＾?ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ??．?Ｎ??图１－３单层共轭聚合物光伏电池。??Ｆｉｇ．?１－３?ＰＶ?ｃｅｌｌｓ?ｍａｄｅ?ｆｒｏｍ?ｓｉｎｇｌｅ?ｌａｙｅｒｓ?ｏｆ?ｃｏｎｊｕｇａｔｅｄ?ｐｏｌｙｍｅｒｓ．??尽管单层共轭聚合物光伏电池能够产生开环电压，但是其产生的光电流非常低。??例如，在４５８ｎｍ的激发波长下，上述ＩＴＯ－ＰＰＶ－金属器件的外部量子效率（ＥＱＥ，即??光伏电池中每个入射光子能产生的电子数）仅为０．１－１?％。约１００ｎｍ厚的共扼聚合物??薄膜在最大吸收波长处能吸收大量的光子（＞５０％）

能带偏移的有机半导体材料制作成双层光伏电池在最大吸收波长下，光伏电池的外部??量子效率可提高到１５％［１５，１６］。通过对这种双层结构ＥＱＥ谱形的分析，可以推断是由??于激子在两种半导体界面发生了解离才导致了效率提高。如图１－４所示，在异质结附??近形成的激子运动到界面上时会发生解离，分解为空穴和电子各自传输。这种传输方??式造成了空穴和电子在空间上的隔离，因此他们在传输过程中不会再重新复合成为激??子。在未掺杂的半导体材料中，只存在极少数的自由载流子，所以在激子从界面分离??之后，尽管载流子传输到相应电极的路径较长，他们很少会发生复合。???ｔｏｙ?ｅｌｅｄｒｏｏｅ???ｅｌｅｃｔｒｏｎ?ａｃｃｅｐｔｏｒ??ｃｏｎｊｕｇａｔｅｄ??ｔｒｉｉｎｓｐｆ?ｅｎｔ?ｅｌｅｃｒｏｄｇ??ｊ?．??Ｉ?Ｉ，?ｆｖ??？?丨，Ｘ??ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ?一＾??ｅｔｅｒｔｒｏｄｅ?ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ??Ｔ?！??ｈ、??ｐｏｌｙｍｅｒ?ｅｔｅｃｔｒｏｎ??ａｃｓｃｅ０３ｒ??图１－４双层聚合物光伏电池。??Ｆｉｇ．?１－４?ＰＶ?ｃｅｌｌｓ?ｍａｄｅ?ｆｒｏｍ?ｔｗｏ?ｌａｙｅｒｓ?ｏｆ?ｃｏｎｊｕｇａｔｅｄ?ｐｏｌｙｍｅｒｓ．??Ｓａｒｉｄｆｔｃｉ等人首次应用了双层膜的技术，他们将Ｃ６〇沉积在ＭＥＨ－ＰＰＶ的旋涂膜??４??


本文编号：3585278