非富勒烯有机太阳能电池中激子解离研究

发布时间：2021-03-28 18:38

　　有机太阳能电池因具备可通过低成本溶液法制备大面积柔性器件的突出优点,已受到世界范围的广泛关注。新型高性能给、受体材料的蓬勃发展和器件制备工艺等技术的提高,使得有机光伏效率屡获突破。进一步提高有机光伏器件的能量转换效率依然是该领域研究中所面临的重要挑战。然而,与无机材料相比,有机材料中分子间作用力属于弱相互作用,主要包括范德瓦尔斯力、氢键等,导致有机材料的介电常数较低、电声耦合系数较高、激子束缚能较大。因而,有机太阳能电池的激子解离过程需要克服较大的激子束缚能,该过程使得有机光伏器件中产生较大的能量损失,严重地影响了器件性能。许多基于新型非富勒烯受体材料的有机太阳能电池在较低能量损失条件下可以实现高效的激子解离,并获得优异的器件性能,但涉及激子解离的内部复杂的物理过程和工作机制等仍不清晰。深入理解有机太阳能电池中激子动力学过程,阐述激子解离物理机制,定量关联激子解离与器件性能参数,对于优化材料结构、抑制能量损失、提升器件性能等有至关重要的作用。针对以上关键科学问题,本论文深入研究了新型非富勒烯有机太阳能光电器件中给、受体材料的激子解离动力学过程,具体工作内容如下:（一）单重态裂分给体材料... 

【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：146 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１－２有机太阳能电池工作原理图［３３］??Ｆｉｇｕｒｅ?１－２．?Ｗｏｒｋｉｎｇ?ｍｅｃｈｎｉｓｍｓ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｏｒｇａｎｉｃ?ｓｏｌａｒ?ｃｅｌｌｓ?［３３］??

?山东大学博士学位论文???ｉｏｆ??ｎ??５?．??Ｊ－Ｖ?Ｃｕｒｖｅ?Ｉ??ｆ．?Ｖｍａｘ?ｐ??Ｉ－?｜ｆ??ｉ－丨?〇＿?Ｐｍａ，?１?／??Ｉ－１５：?＿／??Ｕ－２０?？?疆／??Ｊｍａｘ????－２５?ｍｍｍｍ＊?＿■■■■■????Ｊｓｃ??－３０１￣■￣￣？￣＇￣？￣１￣？￣１￣？￣１￣？—??－０．２?０．０?０．２?０．４?０．６?０．８?１．０??Ｖｏｌｔａｇｅ?（Ｖ）??图１－３有机太阳能电池的Ｊ－Ｖ曲线??Ｆｉｇｕｒｅ?１－３?Ｊ－Ｖ?ｃｕｒｖｅｓ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｏｒｇａｎｉｃ?ｓｏｌａｒ?ｃｅｌｌｓ??短路电流即偏压为零时器件的电流密度大校短路电流的大小与激子在给、??受体界面处的解离率、电荷迁移率以及电荷收集效率等正相关。此外，短路电流??与活性层厚度以及材料固有性质（如吸收光谱范围、吸收系数等）有关。三元、??叠层、大厚度有机太阳能电池可以通过使用吸收互补的光伏材料，扩宽光谱吸收??范围，提高短路电流密度。??开路电压是指电流为零时所对应的偏压大校影响开路电压的因素很多，主??要包括光学带隙与电荷转移态能量差、能级差、界面微观结构、缺陷等。普遍学??者认为开路电压与器件中的能量损失有关。抑制孪生复合、降低能量损失是目前??提高有机太阳能电池器件性能一个重要的研究方向。??填充因子则是器件实际效率到理论效率的评估参数。良好的互穿网络通道对??于抑制载流子复合，提高填充因子是非常重要的。利用聚合物纳米纤维形成互穿??网络传输通道可实现高填充因子的有机太阳能电池。??１．１．４非富勒嫌有机太阳能电池的发展现状、机遇与挑战??７??

?山东大学博士学位论文???流等测试表明，多余热能不是激子解离的根本原因。此外，也有研究表明，光生??载流子是由热电荷转移态和弛豫电荷转移态解离两种途径共同贡献。??


本文编号：3106048