修饰层与缓冲层的插入对聚合物太阳能电池性能的影响

【摘要】：有机太阳能电池以其制作步骤简单，生产成本低、重量轻、柔性、可大面积制造等特点吸引了越来越多科学家的关注，国内外实验室也采取许多措施才提高太阳能电池的性能。有机太阳能电池因其寿命短，效率低等原因阻碍了其大规模生产，为了促进有机太阳能电池商业化进程，我们必须提高能量转换效率和寿命。 聚(3-己基噻吩) poly(3-hexylthiophene)(P3HT)和C60的衍生物[6,6]-phenylC60-butyric acid methyl eater (PCBM)是目前应用最广泛，性能最稳定的材料。本文主要以这两种材料分别作为聚合物太阳能电池的给体和受体材料，研究了插入了修饰层和阴极缓冲层后有机太阳能电池性能的改变，大大提高了聚合物太阳能电池的光电转换效率。在第二章中，通过对阳极缓冲层PEDOT:PSS的修饰，在PEDOT:PSS内掺杂二甲基乙酰胺（DMAC）和在PEDOT:PSS上旋涂DMAC做的对比实验，通过比较器件的性能，得出在PEDOT:PSS上以3000rpm旋涂DMAC可最大提高电池的性能。使得太阳电池的能量转换效率PCE达到3.73%，短路电流密度Jsc=11.74mA/cm2。 在第三章中，通过在活性层上面旋凃一层高沸点的有机溶剂，通过减缓活性层内部溶剂的挥发，有利于P3HT和PCBM形成良好的互穿网络结构，有利于电子和空穴的传输，从而增加了器件的性能，主要是增大了器件的短路电流密度。在第四章中，我们在第三章的基础上，添加了阴极缓冲层，在改善活性层形貌的同时，通过添加自组装分子材料，通过退火形成阴极缓冲层，有利于电子的传输，减少空穴与电子的复合，增加了器件的性能。 【关键词】：修饰层 阴极缓冲层 短路电流密度 填充因子 能量转换效率
【学位授予单位】：河北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 有机太阳能电池综述9-20
• 1.1 有机太阳能电池的研究背景及意义9-11
• 1.2 有机太阳能电池的工作原理11-15
• 1.2.1 有机太阳能电池工作原理11-13
• 1.2.2 有机太阳能电池的等效电路13
• 1.2.3 有机太阳能电池的伏安特性13-15
• 1.2.4 有机太阳能电池的光谱响应特性15
• 1.3 有机太阳能电池的研究现状15-18
• 1.3.1 级联结构的聚合物太阳能电池15-16
• 1.3.2 不同溶剂影响活性层形貌16-17
• 1.3.3 阴极修饰层优化器件性能17-18
• 1.4 本论文的研究内容18-20
• 第2章 阳极缓冲层的修饰对 P3HT:PCBM 聚合物太阳能电池性能的影响20-28
• 2.1 引言20-21
• 2.2 器件的制备和性能测试21-23
• 2.2.1 药品及试剂21-22
• 2.2.2 有机太阳能电池器件的制备22-23
• 2.2.3 器件的性能测试23
• 2.3 结果分析与讨论23-27
• 2.4 结论27-28
• 第3章 活性层的修饰对聚合物太阳能电池性能的影响28-35
• 3.1 引言28-29
• 3.2 器件的制备和性能测试29-31
• 3.2.1 药品及试剂29
• 3.2.2 有机太阳能电池器件的制备29-31
• 3.2.3 器件的性能测试31
• 3.3 结果分析与讨论31-34
• 3.4 结论34-35
• 第4章 自组装分子阴极缓冲层的插入对聚合物太阳能电池性能的影响35-42
• 4.1 引言35-36
• 4.2 器件的制备和性能测试36-38
• 4.2.1 药品及试剂36
• 4.2.2 有机太阳能电池器件的制备36-38
• 4.2.3 器件的性能测试38
• 4.3 结果分析与讨论38-41
• 4.4 结论41-42
• 结束语42-44
• 参考文献44-47
• 致谢47-48
• 攻读学位期间取得的科研成果48

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