利用界面修饰提高聚合物太阳能电池性能的探索

【摘要】：摘要：合适的器件结构设计对有机太阳能电池性能的提高有着很大作用。本论文运用真空镀膜技术和旋涂制膜技术,制作了以传统的poly(3-hexylthiophene) (P3HT):[6,6]-phenyl C61 butyric acid methyl ester (PCBM)为活性层的有机太阳能电池器件,利用有机小分子材料Liq对器件的阴极进行修饰和酞菁类材料CuPc和AlPcCl对器件的阳极、阴极进行界面修饰,研究了器件的电流-电压特性及其性能改变机理,并得出以下结果： 1.Liq薄层修饰Al阴极较大地提高了器件的开路电压,同时提高了器件的填充因子和能量转换效率。分析认为,将Liq薄层引入P3HT:PCBM/Al界面,Liq与A1发生化学反应,在Liq与P3HT:PCBM之间产生偶极层,Al电极与活性层界面接近欧姆接触,提高电子导出,从而提高了器件效率。 2.将CuPc薄层引入器件对电极进行修饰,器件效率有所提高。分析表明,CuPc薄层引入阳极,降低了器件的串联电阻,提高了并联电阻,降低了界面势垒,有利于空穴传输,从而提高了器件效率；CuPc薄层引入阴极,使得阴极与活性层的接触电阻减小,提高了器件的填充因子,从而提高器件性能。 3.引入AlPcCl薄层修饰器件阳极,器件性能明显下降。分析认为,AlPcCl的HOMO能级过低,再加上载流子在AlPcCl中的扩散长度较短,阻碍了空穴向阳极的传输,从而影响了器件的效率。引入AlPcCl修饰阴极时,器件的短路电流和效率有所提高。分析认为,AlPcCl薄层使器件在长波段的吸收有所增加,从而提高了器件的性能。 【关键词】：有机太阳能电池 电极修饰 聚合物 Liq CuPc AlPcC1
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-8
• 序8-11
• 1 引言11-12
• 2 有机太阳能电池的研究背景12-27
• 2.1 有机太阳能电池的产业发展12-13
• 2.2 有机太阳能电池的结构及基本工作原理13-17
• 2.2.1 单层结构13
• 2.2.2 双层结构13-14
• 2.2.3 体异质结结构14-15
• 2.2.4 聚合物太阳能电池的工作原理15-17
• 2.3 有机太阳能电池材料17-20
• 2.3.1 有机小分子材料17-19
• 2.3.2 聚合物材料19-20
• 2.3.3 电极材料20
• 2.4 有机太阳能电池性能主要参数及测定方法20-23
• 2.4.1 有机太阳能电池的主要参数20-22
• 2.4.2 有机太阳能电池性能的测量方法22-23
• 2.5 有机聚合物太阳能电池的制备23-25
• 2.5.1 ITO玻璃的清洗和处理23-24
• 2.5.2 有机功能层的制备24-25
• 2.6 本论文的研究工作25-27
• 3 有机小分子Liq薄层对聚合物体异质结器件光伏特性的影响27-33
• 3.1 引言27
• 3.2 器件的结构与制备27-28
• 3.3 结果与讨论28-32
• 3.4 本章小结32-33
• 4 酞菁类小分子薄层对聚合物体异质结器件光伏特性的影响33-52
• 4.1 引言33
• 4.2 CuPc对器件光伏特性的影响33-42
• 4.2.1 器件结构与制备33-34
• 4.2.2 结果与讨论34-42
• 4.3 AlPcCl对器件光伏特性的影响42-50
• 4.3.1 器件结构与制备42-43
• 4.3.2 结果与讨论43-49
• 4.3.3 AlPcCl和CuPc作为电极修饰层的比较49-50
• 4.4 本章小结50-52
• 5 结论52-53
• 参考文献53-56
• 作者简历56-58
• 学位论文数据集58

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