有机太阳能电池活性层薄膜可控制备

【摘要】：有机太阳能电池具有成本低、重量轻、制作工艺简单、安全环保、用途广泛等诸多优点。因此,有机太阳能电池表现出广泛的应用前景,目前其基础研究及其产业化进程成为各个国家新能源研究计划的重点。 本论文通过结合使用分子模板生长法以及斜角沉积技术(GLAD)制备了具有可控分子取向的有序体相异质结薄膜。在阳极材料与有机酞菁类小分子之间制备的茈四甲酸二酐分子(PTCDA)模板层诱导酞菁类化合物以平坦的分子生长取向生长,从而使π-π堆积的方向与基底方向垂直从而改善了垂直方向的电子传输性能。而斜角沉积技术能够制备有序的纳米柱阵列薄膜,提供相对于传统方式制备的薄膜一个更大的外表面积。结合斜角沉积以及分子模板法生长制备的可控分子取向有序体相异质结薄膜对提高有机太阳能电池的性能有很大的优势。进一步采用氧化钼(Mo03)以及PTCDA分子模板法两种界面修饰来改善有机小分子太阳能电池的性能。在基于CuPc/C60和CuPc/PCBM平面异质结有机太阳能电池的ITO电极与酞菁铜分子(CuPc)活性层之间加入氧化钼(Mo03)空穴提取层,电池的开路电压V。。得到了很大的提高。并通过在氧化钼和酞菁铜分子(CuPc)之间加入了lnmPTCDA分子诱导层,能够使基于以上两种异质结电池的短路电流得到了很大提高。氧化钼的能级调控作用以及PTCDA分子模板诱导作用改善了器件的性能。采取氧化膜以及PTCDA分子模板这两个界面修饰方法制备出来的基于以上两种异质结电池的效率都由原来的大约0.8%提高至1.5%左右。有机小分子平面异质结太阳能电池可以通过氧化钼(Mo03)以及PTCDA模板法进行优化,而这种方法非常适合高性能太阳能电池的制备,比如有机小分子叠层电池的制备。 【关键词】：可控分子取向 有序体相异质结 分子模板层 氧化钼 界面修饰
【学位授予单位】：中南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-20
• 1.1 有机太能能电池的发展历程10-11
• 1.2 有机太阳能电池基本工作原理11-13
• 1.3 有机太阳能电池材料13-15
• 1.3.1 电极材料13-14
• 1.3.2 活性材料14-15
• 1.4 太阳能电池重要的性能参数15-17
• 1.5 有机太阳能电池活性层基本结构17-18
• 1.6 论文主要的研究工作与论文结构18-20
• 第2章 有机太阳能电池的制备及其表征技术20-28
• 2.1 有机太阳能电池的制备及其制备设备20-25
• 2.1.1 基底ITO的清洗及其臭氧处理20-21
• 2.1.2 活性层薄膜的制备21-22
• 2.1.3 金属电极的制备22-24
• 2.1.4 其他薄膜层的制备24-25
• 2.1.5 退火处理25
• 2.2 有机太阳能电池光电性能表征技术25-27
• 2.2.1 原子力显微镜25
• 2.2.2 场发射扫描电子显微镜25-26
• 2.2.3 台阶仪26
• 2.2.4 X射线衍射仪26
• 2.2.5 电池光电性能测试系统26-27
• 2.3 本章小结27-28
• 第3章 可控分子取向的有序体相异质结薄膜制备与表征28-36
• 3.1 引言28-30
• 3.2 薄膜制备30-31
• 3.3 实验结果与讨论31-35
• 3.3.1 AFM表面形貌分析31
• 3.3.2 场发射电子显微镜形貌表征31-32
• 3.3.3 XRD结构分析32-35
• 3.4 本章小结35-36
• 第4章 有机小分子太阳能电池界面修饰的研究36-46
• 4.1 引言36-37
• 4.2 器件的制备37-38
• 4.3 实验结果与讨论38-45
• 4.3.1 AFM表面形貌分析38-40
• 4.3.2 XRD结构分析40-42
• 4.3.3 吸收光谱测试42
• 4.3.4 器件性能表征42-45
• 4.4 本章小结45-46
• 第5章 总结与展望46-48
• 5.1 研究工作总结46-47
• 5.2 研究工作展望47-48
• 参考文献48-55
• 致谢55-56
• 攻读硕士学位期间的主要成果56

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