有机小分子太阳能电池界面修饰的研究

【摘要】：本研究采用小分子体系对有机太阳能电池进行界面的研究,主要研究了两个内容,界面修饰对器件性能的影响,及界面处的缺陷态对器件能量损失的影响。 1.阳极材料与有机层之间插入级联的能级结构修饰层对富勒烯(C60)有机小分子太阳能电池性能的影响 当结构为ITO/NPB/C60/Alq3/Al单层C60电池被看作p型敏化太阳能电池后,用以提高染料电池电荷传输能力,抑制电荷回流的方法就可以借用到增大C60器件的性能中来。本研究中,将5nm的氧化钼(MoO3)插入到ITO/NPB之间,提高了器件的p型敏化能力。薄层MoO3介电常数大,电荷传输率高,其与NPB构成了级联能级结构,增强了空穴从C60注入到NPB中的能力,同时加快了空穴从NPB传输到ITO的速度。MoO3/NPB插层的加入,使C60器件的能量转换效率提高到了0.976%,是没有MoO3插层器件的3.92倍。当MoO3由钛青铜(CuPc)和红荧烯(rubrene)替代后(CuPc和rubrene的空穴传输率比NPB高,且与NPB构成级联能级结构),单层C60器件的性能也提高了,分别为0.539%、0.529%,分别是没有此两层器件性能的2.16、2.12倍。 2.用瞬态技术研究不同界面处缺陷态对能量损失的贡献 通过研究CuPc/C60结构的有机开启光和光关闭后随衰减时间的变化规律,我们发现了陷阱态在有机太阳能电池的能量损失中所起的作用。当用方波脉冲给衰减器件光照时,我们在光开启后观察到一个瞬态光电压的尖峰。光关闭后,瞬态光电压首先出现反向尖峰,而后降为零,这是由于C60层内电子被捕获后不能立即被注入空穴所中和造成的结果。通过在C60和Al电极间插入Alq3缓冲层的方法,阻挡了C60中陷阱态的产生,结果发现,光开启后正向瞬态光电压被大大抑制了,而光关闭后的反向瞬态光电压消失了,实验证实了捕获在C60层中的电子,是影响瞬态光电压尖峰出现的主要原因。 【关键词】：有机太阳能电池 界面修饰 瞬态光电压 瞬态光电流 能量转换效率 寿命 激子拆分 电荷分离
【学位授予单位】：西南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要6-8
• Abstract8-10
• 第一章 绪论10-20
• 1.1 有机太阳能电池的研究背景10
• 1.2 有机太阳能电池的研究内容10
• 1.3 国内外研究现状及分析10-16
• 1.3.1 新型有机半导体材料的合成与应用研究11-12
• 1.3.2 电池结构的研究12-14
• 1.3.3 界面修饰的研究14-15
• 1.3.4 有机太阳能电池机理的研究15-16
• 1.4 本课题组的工作简介16
• 1.5 本论文的研究目的和创新点16-17
• 参考文献17-20
• 第二章 有机太阳能电池的制备及其工作原理20-28
• 2.1 有机太阳能电池的制备20-25
• 2.1.1 有机太阳能电池的制备系统20-21
• 2.1.2 样品基片的清洗与等离子体处理21-23
• 2.1.3 有机小分子器件多层膜的热蒸发生长23-24
• 2.1.4 有机聚合物薄膜的旋涂24-25
• 2.2 太阳能电池的工作原理25-27
• 参考文献27-28
• 第三章 有机太阳能电池的表征手段28-32
• 3.1 电流电压曲线的测量28-29
• 3.2 量子效率的测量29-30
• 3.3 紫外-可见光吸收谱测量30-31
• 3.4 纳秒瞬态光电压及光电流测量31
• 参考文献31-32
• 第四章 基于级联能级结构的P型敏化有机太阳能电池32-42
• 4.1 引言32-33
• 4.2 实验33
• 4.3 实验结果与讨论33-36
• 4.4 结论与总结36-37
• 参考文献37-42
• 第五章 利用瞬态光电压研究陷阱态对有机太阳能 电池的能量转换效率损失的影响42-54
• 5.1 引言42-43
• 5.2 实验43-44
• 5.3 实验结果与讨论44-50
• 5.3.1 稳态表征44-45
• 5.3.2 瞬态光电压测量45-50
• 5.4 结论与总结50
• 参考文献50-54
• 第六章 结论和展望54-56
• 攻读硕士学位期间的科研情况56-58
• 致谢58

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