首页 > 学术论文

活性层掺杂及阴极修饰在聚合物太阳能电池中的应用

来源:论文学术网
时间:2024-08-18 21:28:54
热度:

活性层掺杂及阴极修饰在聚合物太阳能电池中的应用【摘要】:本论文围绕聚3-己基噻吩:富勒烯(P3HT:PCBM)体系太阳能电池展开研究,主要内容分为三个部分:首先系统地研究了多环芳香

【摘要】:本论文围绕聚3-己基噻吩:富勒烯(P3HT:PCBM)体系太阳能电池展开研究,主要内容分为三个部分:首先系统地研究了多环芳香烃小分子掺杂在聚合物光伏活性层中的作用,接着将石墨炔引入到器件中,探讨了其在聚合物光伏器件中的应用;最后采用不同有机小分子作阴极修饰层,并对比分析了其对光伏器件性能的影响。 1.系统地研究了四种多环芳香烃分子(并五苯、二萘嵌苯、菲、嵌二萘)以不同的比例掺杂在P3HT:PCBM活性层中对器件性能产生的作用。掺杂比例范围选择在0%-1.5%。结果表明,多环芳香烃分子在掺杂活性层之后,对器件的短路电流(Jsc)有明显影响,对开路电压(Voc)和填充因子(FF)影响相对较小。在掺杂比例较小时(小于1%)对活性层薄膜的形貌影响很小,薄膜粗糙度仅有微小改变。通过对比分析材料的能级结构,发现当掺杂分子的能级与给、受体材料能级匹配时,适当的掺杂比例有利于光生激子在活性层中解离效率的提高,从而提高了器件性能。 2.将石墨炔引入到聚合物活性层中,当石墨炔作为受体材料与给体材料P3HT形成混合异质结时,没有发现明显的光电响应。当其作为掺杂剂加入到P3HT:PCBM活性层中时,通过改变不同的掺杂比例,器件的Jsc可以有较大提高。这是由于石墨炔稳定的二维结构及良好的半导体特性有利于在P3HT:PCBM网络中形成良好的电荷收集和传输通道,增强了载流子向电极的传输,从而提高了器件的短路电流。 3.将具有电子传输特性的有机小分子材料(PBD、Alq3、Zn(BTZ)2)作为阴极修饰薄层引入到聚合物光伏器件中,并对上述三种小分子作阴极修饰进行对比研究。通过分析阴极修饰器件的电压-电流曲线、能级结构、暗电流,发现小分子阴极修饰可以使得器件的内建电场增大,从而提高器件Voc,而过厚的阴极修饰层会使电子和空穴在小分子层中重新复合使短路电流下降。 【关键词】:有机太阳能电池 多环芳香烃分子 石墨炔 掺杂 阴极修饰
【学位授予单位】:北京交通大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TM914.4
【目录】:
  • 致谢5-6
  • 中文摘要6-7
  • ABSTRACT7-9
  • 9-13
  • 1 引言13-35
  • 1.1 有机太阳能电池的研究背景13-15
  • 1.2 有机太阳能电池的结构及基本工作原理15-20
  • 1.2.1 单层结构15-16
  • 1.2.2 双层结构16
  • 1.2.3 体异质结结构16-17
  • 1.2.4 聚合物太阳能电池的工作原理17-20
  • 1.3 有机太阳能电池材料20-24
  • 1.3.1 有机小分子材料20-22
  • 1.3.2 聚合物材料22-23
  • 1.3.3 电极材料23-24
  • 1.4 太阳能电池主要参数24-28
  • 1.4.1 短路电流25
  • 1.4.2 开路电压25-26
  • 1.4.3 填充因子26-27
  • 1.4.4 能量转化效率27
  • 1.4.5 外量子效率27-28
  • 1.5 有机太阳能电池性能的测量方法28-30
  • 1.5.1 电流-电压特性曲线的测量28-29
  • 1.5.2 紫外-可见光吸收光谱的测量29
  • 1.5.3 光谱响应特性的测量29-30
  • 1.6 有机聚合物太阳能电池的制备30-32
  • 1.6.1 ITO导电玻璃的清洗和处理30-31
  • 1.6.2 有机功能层的制备31-32
  • 1.6.3 阴极的制备32
  • 1.6.4 后期处理32
  • 1.7 有机/无机材料掺杂活性层在聚合物光伏电池中的应用32-33
  • 1.8 本论文的主要工作33-35
  • 2 多环芳香烃分子掺杂在聚合物光伏器件中的研究35-65
  • 2.1 引言35
  • 2.2 并五苯(Pentacene)掺杂活性层35-42
  • 2.2.1 样品制备及性能测试35-37
  • 2.2.2 器件性能分析37-42
  • 2.3 二萘嵌苯(Perylene)掺杂活性层42-49
  • 2.3.1 样品制备及性能测试43-44
  • 2.3.2 器件性能分析44-49
  • 2.4 菲(Phenanthrene)掺杂49-56
  • 2.4.1 样品制备及性能测试49-51
  • 2.4.2 结果与讨论51-56
  • 2.5 嵌二萘(pyrene)掺杂56-63
  • 2.5.1 样品制备及性能测试56-58
  • 2.5.2 结果与讨论58-63
  • 2.6 本章小结63-65
  • 3 石墨炔掺杂在聚合物光伏电池中的研究65-75
  • 3.1 引言65-66
  • 3.2 石墨炔掺杂活性层66-71
  • 3.2.1 石墨炔的合成66
  • 3.2.2 器件的制备及测试66-67
  • 3.2.3 结果与讨论67-71
  • 3.3 不同退火温度对石墨炔掺杂器件性能的影响71-73
  • 3.3.1 器件制备及测试71-72
  • 3.3.2 结果与讨论72-73
  • 3.4 本章小结73-75
  • 4 有机小分子阴极修饰层对聚合物光伏器件的影响75-87
  • 4.1 引言75
  • 4.2 PBD阴极修饰对器件性能的影响75-79
  • 4.2.1 实验75-77
  • 4.2.2 结果与讨论77-79
  • 4.3 Alq_3阴极修饰对器件性能的影响79-81
  • 4.3.1 实验79-80
  • 4.3.2 结果与讨论80-81
  • 4.4 Zn(BTZ)_2阴极修饰对器件开路电压的提高作用81-82
  • 4.4.1 实验81-82
  • 4.4.2 结果与讨论82
  • 4.5 PBD、Alq_3和Zn(BTZ)_2阴极修饰对器件性能影响对比82-85
  • 4.6 本章小结85-87
  • 5 结论87-89
  • 参考文献89-97
  • 作者简历97-100
  • 学位论文数据集100


您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

石墨烯杂化材料在聚合物太阳能电池中的应用研究    郑巧

有机太阳能电池研究进展    任斌;赖树明;陈卫;黄河;

聚合物光伏薄膜电池活性材料研究进展    赵丽凤;李盛彪;苏津津;孙晖;龙光斗;郭能;黄维;

有机太阳能电池研究进展    李炳田,任斌,黄河

有机薄膜太阳电池的研究进展    王琦;王娜娜;于军胜;蒋亚东;

薄膜太阳电池研究综述    蔺旭鹏;强颖怀;肖裕鹏;徐明磊;

有机光电材料与有机光电器件    苑嗣纯;葛兴;赵建庄;

PEDOT∶PSS薄膜在有机光电子领域的研究进展    张金玲;李蛟;刘俊成;

塑料太阳能电池的研究现状与进展    邓姝皓;刘丹;王之顺;熊依林;李洪飞;

第二讲:太阳电池    王健强;

阴极材料对有机太阳电池性能的影响    木丽萍;谢勇;段卓琪;郑晓虹;

有机薄膜太阳能电池研究进展    沈健芬;

聚合物太阳能电池光伏材料的研究进展    田娜;马晓燕;王毅霏;朱小波;李冬梅;

含噻吩窄带隙共轭聚合物类太阳能电池材料的研究进展    卢科蓉;侯学清;魏博;高非;

窄带隙共轭聚合物的制备与光伏性能研究    邓丹

太湖富营养化水体中典型污染物的臭氧氧化研究    缪恒锋

新型结构异质结太阳能电池的研究    沈亮

聚合物太阳能电池机理及实验研究    李卫民

三苯胺类光敏染料用于染料敏化太阳能电池的研究    裴娟

三维有机π-共轭体系的构筑及其在光电领域的应用    罗佳

基于酞菁的有机近红外发光器件与太阳能电池    范昭奇

蝶翅分级结构功能氧化物的制备与耦合性能探索研究    张旺

苯并噻吩螺烯的合成与晶体结构的研究    王治华

卟啉酞菁类化合物的设计合成及其在太阳能电池中的应用    张天慧

敏化太阳能电池中染料的合成研究    徐丹

两种含联吡啶配体单体的合成及其聚合反应尝试    杜昆鹏

含8-羟基喹啉的聚合金属配合物的合成及其光伏性能    肖丽芬

含8-羟基喹啉/苯并咪唑聚合金属配合物的合成及光伏性能研究    刘源

染料敏化太阳能电池光阳极和对电极的研究    冯小明

含3,4-乙烯二氧噻吩共轭聚合物与三苯胺基染料的合成及光伏性能研究    田宗芳

有机小分子太阳电池阴极修饰的研究    李方馨

提高有机太阳电池中空穴输出效率方法的研究    孟庆蕾

基于苯并双噻吩和芳香酰亚胺共轭聚合物的合成与性能    陈健

全湿法制备聚合物太阳能电池的研究    冀前

基于氧化石墨烯/聚合物光伏特性的研究    刘智勇

盘状液晶苯并菲类光电材料的合成及表征    孔翔飞

几种无机纳米粒子/(氧化)石墨烯复合材料的制备及性能研究    邹文斌

聚光多结太阳能电池的设计、制备及可靠性研究    宋明辉

新型结构异质结太阳能电池的研究    沈亮

聚合物太阳能电池机理及实验研究    李卫民

苯并菲类盘状液晶的合成以及应用研究    张春秀

基于聚合物的有机太阳能电池的研制与表征    乔芬

聚合物体异质结太阳能电池的器件优化及光伏性能研究    裴佳宁

基于氧化石墨烯/P3HT有机太阳能电池研究    赵宇

聚苯胺太阳电池的研究    任斌,余成,黄河

有机太阳能电池材料的研究进展    段晓菲,王金亮,毛景,裴坚

液结太阳能电池敏化剂研究进展    王玉兰,黄宇,周丽萍,李红

聚合物太阳能电池材料的研究进展    路胜利,刘宽,杨慕杰

聚合物本体异质结型太阳能电池研究进展    王彦涛,韦玮,刘俊峰,张辉

有机太阳能电池有望商品化    田禾;

聚丙烯酸电解质准固态染料敏化TiO_2太阳能电池    魏月琳,黄昀昉,吴季怀,郝三存

噻吩类导电高聚物的研究进展    孟晓荣;胡新婷;邢远清;张敏;

氧化钪混合钨基扩散型阴极表面结构的研究    王金淑;刘伟;崔云涛;张喜珠;王亦曼;周美玲;

热处理对活性层性质及有机光伏电池性能的影响    钟志有;顾锦华;孙奉娄;何翔;陈首部;

基于ZnO活性层薄膜晶体管的研究进展    许洪华;陈跃宁;袁广才;

ZnO薄层对体异质结有机太阳能电池性能的影响    杨少鹏;李占峰;赵艳新;刘博雅;刘贤豪;纪雪梅;

新型低温消气剂——一氧化钛    

不同组份PbO_2-MnO_2催化层钛基阳极的研究    李耀刚,许文林,孙彦平

静态发酵沼气池宜经常搅拌    翟洪民;

退火方式及PCBM阴极修饰层对聚合物太阳电池的影响    李文杰;张建军;张亚萍;胡子阳;郝秋艳;赵颖;耿新华;

金属电积中节能阳极的研究    刘晓霞,梁英教,李乃军

PPVA/PAN渗透汽化复合膜分离特性研究    李雪辉,王乐夫

医用钛合金表面生物活性层的研究    储成林;林萍华;董寅生;郭大勇;周俊;

Ti/SnO_2+Sb_2O_3/MnO_x电极的制备及性能    王雅琼;顾彬;许文林;

微晶硅薄膜太阳电池的计算机模拟    赵明利;闫果果;杨仕娥;

以PAN为基膜的复合纳滤膜的制备研究    彭海媛;陈坚锐;董声雄;龚琦;

腹膜中磷脂的液相色谱-电喷雾质谱联用分析    高飞;汪涛;刘虎威;

聚(苯撑乙炔-氰基乙烯苯撑)共聚物合成及光伏性能    牛俊峰;李惠;杨志祥;李武;曾翎;路胜利;

PDMS/PS复合膜的渗透蒸发性能的研究    马敬环;李俊台;陈镇;刘家祺;朱莹;

基于分子异质结化合物的有机光电材料设计    李维实;

聚酰胺-氨基甲酸酯型反渗透复合膜的制备和表征    周勇;俞三传;金可勇;刘立芬;高从堦;

RuO_2含量对Ti/SnO_2+Sb_2O_3/RuO_2+PbO_2阳极的电催化活性和电极寿命的影响    许文林;王鹏;沙红霞;顾彬;王雅琼;

功能性非织造布前景看好    文永奋

常进出料 勤快搅拌    覃道敏

OLED:显示性能优异 研发尚待深入    许伟王坚

江淮汽车推出瑞风国Ⅳ车型    吴端

跟随CRM成长    胡进平

国Ⅲ背后的形形色色    本报记者 江夏

如何用沼液喂猪    本报记者 葛密艳

塑料电子 新世纪的新产业    吴映红

结束汽车尾气污染时代    本报记者

稀土催化材料的应用进展(一)    钟希

导电高分子PPy构建种植体表面电生物活性层的应用基础研究    贾骏

贵金属氧化催化剂颗粒及其固定床反应器的整体优化    赵振兴

有机聚合物体异质结太阳能电池:分子结构,表面形貌与新型器件结构    周印华

固溶体中间层钛基氧化物阳极研究    梁镇海

含Sb-SnO_2中间层的钛基金属氧化物电极的结构与性能研究    王雅琼

活性层优化及电极界面修饰对聚合物电池性能的影响    胡子阳

壳聚糖季铵盐/高分子复合纳滤膜的制备及其特征研究    黄瑞华

新型亲水性聚合物—陶瓷渗透汽化复合膜的研究    曹绪芝

改性酚酞侧基聚芳醚酮渗透蒸发膜的制备及其醋酸脱水性能研究    陈建华

聚合物太阳能电池材料的设计、合成及性质研究    温善鹏

活性层掺杂技术提高聚合物太阳能电池性能的机理研究    史江波

并五苯场效应晶体管的制备    王东盛

不同活性层配比对聚合物光伏电池性能的影响    李娜

Ti/SnO_2+Sb_2O_3/RuO_2+PbO_2电极的制备和性能研究    王鹏

以聚噻吩为沟道材料的场效应管研究    荆娜

活性层掺杂对聚合物太阳能电池的性能影响研究    孙璐

有机聚合物太阳能电池活性层的结构及其性能研究    吴伟才

三组分活性材料构成的有机异质结光伏电池研究    张楠

基于单壁碳纳米管和单层石墨的有机光伏电池的研究    刘倩

聚噻吩富勒烯本体异质结的光伏器件制备及研究    吕沙沙

Baidu
map