利用纳米材料的光学特性提高有机太阳能电池效率的研究

【摘要】：能源紧缺的今天,太阳能的开发和利用广受重视。有机太阳能电池以其原料易得、廉价、制备工艺简单、环境稳定性高、可以在卷曲的衬底上柔韧加工等优点,具有巨大的应用潜力。但是目前有机太阳能电池器件较低的能量转换效率成为其进一步发展的束缚因素,如何提高有机太阳能电池能量转换效率,成为各国科学研究的热点内容；与此同时,纳米材料尤其是纳米金颗粒,以其非常独特的光学特性——表面等离子共振效应,近些年来受到广泛关注。 本文将纳米金颗粒的光学特性在有机太阳能电池体系中得以应用,提出利用纳米材料的光学特性提高有机太阳能电池效率的新途径。 文章分别以MEH-PPV:PCBM, P3HT:PCBM材料的有机太阳能电池为研究对象：将纳米金球分别添加到两种电池器件的缓冲层,针对不同的颗粒尺寸大小添加颗粒的浓度所带来的影响进行系统的分析,并且证明了此方法在不同材料光伏器件中的通用性；提出新型纳米金球包覆方法——PEG包覆法,进一步增强纳米金球的稳定性,并且使其同时具有了水溶性和油溶性的特征；进一步将纳米金球添加到有机太阳能电池的光敏层进行了实验分析。 【关键词】：有机太阳能电池 光伏器件 纳米金球 LSPR效应
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 目次7-9
• 1 引言9-11
• 2 有机太阳能电池综述11-24
• 2.1 有机太阳能电池国内外研究进展11-12
• 2.2 有机太阳能电池材料简述12-15
• 2.2.1 有机小分子材料12-14
• 2.2.2 共轭聚合物材料14-15
• 2.2.3 盘状液晶材料15
• 2.3 有机太阳能电池工作原理及特性表征15-19
• 2.3.1 有机太阳能电池等效电路15-16
• 2.3.2 有机太阳能电池工作原理16-17
• 2.3.3 有机太阳能电池特性表征17-19
• 2.4 有机太阳能电池器件结构19-22
• 2.4.1 单质结结构20-21
• 2.4.2 双层异质结结构21
• 2.4.3 体异质结结构21-22
• 2.4.4 扩散双异质结结构22
• 2.5 影响有机太阳能电池效率的因素22-24
• 3 纳米材料及其光学特性24-28
• 3.1 概述24-26
• 3.2 纳米材料在光伏器件中的应用发展26-27
• 3.3 纳米金颗粒光学特性分析27-28
• 4 纳米金球在有机太阳能电池中的应用研究28-39
• 4.1 实验模拟28-29
• 4.2 材料及器件的制备29-32
• 4.2.1 实验材料29-30
• 4.2.2 纳米金球的制备30
• 4.2.3 电池器件的制备30-32
• 4.3 结果分析32-38
• 4.3.1 材料特性分析32-35
• 4.3.2 器件特性分析35-38
• 4.4 本章小结38-39
• 5 PEG包覆纳米金球在有机太阳能电池中的应用研究39-60
• 5.1 纳米金颗粒的表面处理及表征39-43
• 5.1.1 现有纳米金颗粒包覆方法分析39-41
• 5.1.2 PEG包覆法41-43
• 5.2 PEG-AuSs添加到阳极修饰层的研究43-52
• 5.2.1 实验材料44
• 5.2.2 器件制备44-46
• 5.2.3 结果分析46-51
• 5.2.4 小结51-52
• 5.3 PEG-ASs添加到光敏层的研究52-59
• 5.3.1 器件制备52-53
• 5.3.2 结果分析53-58
• 5.3.3 小结58-59
• 5.4 本章小结59-60
• 6 总结与展望60-62
• 参考文献62-65
• 作者简历65

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