基于深能级聚合物电子给体材料以及非富勒烯受体的光伏器件研究

发布时间：2021-08-17 01:19

　　日益严峻的能源及环境问题已经引起社会各界的广泛关注,将绿色能源太阳能直接转换为电能的光伏电池也随之成为研究热潮。其中聚合物太阳电池由于其克服传统无机太阳电池生产成本高、不易加工等缺陷,同时具备易加工、质量轻、低成本等优点,现已成为太阳电池研究领域的主流。近年来发展的非富勒烯小分子受体光伏材料,具备吸收强、能级可调等特性,其与聚合物给体材料构筑的叠层结构光伏电池,能量转换效率已达到17%。鉴于带隙和能隙在有机光伏电池中的重要作用,本论文主要针对深能级宽带隙聚合物电子给体材料与非富勒烯小分子受体材料的聚合物太阳电池进行研究。论文内容共有四章,第一章概述了聚合物太阳电池的研究背景、电池工作原理、光伏材料、器件结构和器件性能优化等内容。第二章主要介绍了器件制备及多项性能测试方法。三、四两章重点说明硕士期间研究工作。第三章内容中,以一种含有氟代喹喔啉单元的深能级聚合物聚{4,8-二（2,3-二辛基噻吩-5-基）-2,6-噻吩苯并[1,2-b:4,5-b’]噻吩-alt-5,5-[5’,8’-二-2-噻吩基-(6’-氟-2’,3’-双-（3’’-辛氧基苯基）-喹喔啉]（PBDTT-FTQ-DO）为... 

【文章来源】：西北大学陕西省 211工程院校

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

聚合物太阳电池的种类与应用

图 2 聚合物太阳电池本体异质结结构溶剂退火方法，即让溶剂缓慢挥发，进一步高达 4.4%[21]。溶剂退火方式使给受体材料结构。2007 年，Heeger 等人制备了高效串性层薄膜，充分利用材料的吸收特性，拓的吸收光谱与太阳光谱更好地匹配[22]。201结构，选用 P3HT 和富勒烯衍生物 IC60BA 作TT-DPP 和 PC71BM 作为后级电池活性层，立台湾大学的陈寿安课题组为了电子的有选用新合成的窄带隙聚合物 PTB7-Th 与传统倒置结构的器件效率由 7.64%提高到了 9.组在倒置器件中引入了醇溶性界面修饰[25]

图 3 （a）材料的分子结构式；（b）串联电池结构示意图；（c）串联电池能级图近年来，随着器件制备工艺的日渐成熟，以及性能优良的电子给受体材料的不断成，聚合物太阳电池的效率呈快速提升态势。中南大学邹应萍教授报道的 Y6:PM6 两体系，其单层器件的效率高达 15.7%[29]。最近，华南理工大学黄飞教授利用 Y6 和宽隙聚合物 P2F-EHp 作为活性层，将单层器件的效率进一步提升到了 16.02%[13]。这是今为止单层聚合物太阳电池取得的最高能量转换效率，叠层器件的最高效率是南开大陈永胜教授报道的 17.3%[14]。这些令人振奋的结果都说明，有机光伏电池商业应用的近。1.2.2 工作机理聚合物太阳电池器件一般由透明导电阳极（ITO）、光活性层和金属阴极组成，当阳光照射到器件表面时，活性层吸收光子产生电子-空穴束缚对，在给受体界面分离生自由电子和空穴，然后被电极收集形成电流对外电路做功，由光转换为电[30]。图 4


本文编号：3346768