基于三元体系混合物有机太阳能电池的研究

【摘要】： 当今世界,能源问题是世界各国经济发展的首要问题。相对于无机太阳能电池,有机聚合物太阳能电池由于其所具有的轻薄、材料来源广泛、低成本、可卷曲、可大规模制备等潜在的优点而成为人们近年来关注的热点。本论文围绕有机聚合物体异质结太阳能电池开展研究工作,主要内容及结论如下： 首先是以MEH-PPV、P3HT、PCBM三种有机聚合物作为基础,配制不同质量比例的溶液制备器件ITO/PEDOT:PSS/MEH-PPV:P3HT:PCBM/Al。当质量浓度比按MEH-PPV:P3HT:PCBM=3:3:15(mg/ml)进行混合时,器件的性能较佳,此时其PCE (Power Conversion Efficiency)=0.39%, Jsc=2.89 mA/cm2, Voc=0.60V,FF=22.3%。此时该混合物之间能形成较优化的界面,提高了激子的分离效率。而且实验结果显示三种有机聚合物混合后的吸收光谱拓宽,能够吸收更多的入射光子。 其次在上述研究的基础上,对所制备的器件进行了不同退火方式的处理。经过研究比较,得出镀铝电极后的器件在140℃下退火15分钟,器件的性能最佳,此时PCE=0.69%, Jsc=3.34 mA/cm2, Voc=0.75 V, FF=27.5%。研究发现,此时聚合物之间形成优化的界面,形成相互贯穿的网络体系,有利于电子和空穴在各自的传输层内传输从而减少复合,增加电荷到达各自电极的几率,增加短路电流。 最后研究了LiF插入层和Ag电极对器件性能的影响。由于LiF能够修饰阴极,减少铝原子向有机功能层中的渗透,实验结果显示,0.3-0.6 nm的LiF薄层使得器件性能得到进一步的提升。 【关键词】：三元体系 有机太阳能电池 有机聚合物 体异质结
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 致谢5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-10
• 1 前言10-23
• 1.1 引言10-12
• 1.1.1 有机太阳能电池研究进展10-12
• 1.1.2 本论文研究目的12
• 1.2 太阳能电池的分类12-15
• 1.2.1 硅太阳能电池12-13
• 1.2.2 化合物半导体太阳能电池13-14
• 1.2.3 染料敏化纳米晶太阳能电池14-15
• 1.2.4 有机半导体太阳能电池15
• 1.3 有机聚合物太阳能电池15-19
• 1.3.1 有机半导体的基本特性15
• 1.3.2 有机太阳能电池中的激子15-16
• 1.3.3 有机太阳能电池工作原理16-18
• 1.3.4 有机太阳能电池的结构18
• 1.3.5 有机太阳能电池的优点18-19
• 1.4 太阳能电池的特性19-23
• 1.4.1 开路电压(V_(OC))20
• 1.4.2 短路电流(I_(SC))20-21
• 1.4.3 外量子效率(IPCE)21
• 1.4.4 填充因子(FF)21-22
• 1.4.5 光电转换效率(PCE)22-23
• 2 MEH-PPV:P3HT:PCBM混合异质结太阳能电池的研究23-34
• 2.1 引言23
• 2.2 吸收光谱的测试与分析23-24
• 2.3 器件的制备24-26
• 2.4 实验结果与分析26-32
• 2.5 本章小结32-34
• 3 退火对有机太阳能电池性能影响的研究34-40
• 3.1 引言34
• 3.2 器件制备34-35
• 3.3 实验结果与分析35-38
• 3.3.1 不同退火温度对器件性能的影响35-37
• 3.3.2 退火方式对器件性能的影响37-38
• 3.4 本章小结38-40
• 4 LiF修饰层及电极对器件性能的影响40-44
• 4.1 引言40
• 4.2 器件制备40
• 4.3 实验结果与分析40-42
• 4.4 本章小结42-44
• 5 结论44-45
• 参考文献45-50
• 作者简历50-52
• 学位论文数据集52

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