有机和有机/无机杂化光伏器件的性能优化与界面研究

【摘要】：太阳能作为取之不尽的可再生清洁能源,是人类代替化石能源的最佳选择。据统计,每年照射到地球表面的太阳能高达,是地球每年消耗能源的10000多倍。所以,只需使用具有10%效率的太阳能电池将照射在地球的0.1%的太阳光转换为能源,就足以满足人类的需求。目前研究和应用最广泛的太阳能电池主要是单晶硅、多晶硅和非晶硅系列,但由于其工艺复杂、制造成本较高等原因,导致其应用受到很大限制。有机太阳能电池以其成本低、重量轻、生产工艺简单、可做成柔性器件日益受到人们的重视。本论文主要研究与讨论了有机和有机/无机杂化钙钛矿太阳能的性能优化与界面特性。1)利用colloidal lithography的方法制备具有周期性的二维点阵光捕获结构,通过使用二维的周期性光捕获结构来增强对太阳光的吸收提高电池的光电转换效率;2)通过对比性实验研究钙钛矿薄膜的结晶过程,以及不同退火环境对钙钛矿薄膜的吸收、形貌、结晶性和电子能级等的影响,分析钙钛矿薄膜材料的退化机理;3)通过原位蒸镀的方法研究钙钛矿和富勒烯界面处的电子能级结构,揭示了目前具有争议性的钙钛矿与富勒烯的界面问题,揭示其界面的电子能级特征和电荷传输过程。 【关键词】：有机太阳能电池 钙钛矿太阳能电池 光捕获结构 光电子能谱 界面特性
【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要4-5
• 英文摘要5-9
• 第一章 绪论9-29
• 1.1 引言9
• 1.2 有机太阳能电池 (OPV) 简介9-13
• 1.2.1 OPV的发展历史以及研究现状9-10
• 1.2.2 OPV的结构与原理10-12
• 1.2.3 OPV的性能表征12-13
• 1.3 有机/无机杂化钙钛矿太阳能电池简介13-17
• 1.3.1 钙钛矿电池的发展历史以及现状13-14
• 1.3.2 钙钛矿电池的制备方法14-15
• 1.3.3 钙钛矿电池的结构与机理15-17
• 1.4 有机光电器件中的界面17-28
• 1.4.1 光电子能谱技术简介17-21
• 1.4.2 有机光电器件中的界面简介21-22
• 1.4.3 界面电子能级的基本概念22-24
• 1.4.4 有机/有机半导体界面的电子能级结构24-28
• 1.5 本论文的研究目的和内容28-29
• 第二章 二维周期性光捕获结构在有机太阳能电池中的应用29-39
• 2.1 引言29-30
• 2.2 实验部分30-33
• 2.2.1 实验材料30
• 2.2.2 器件制备和表征30-33
• 2.3 结果与讨论33-38
• 2.4 本章小结38-39
• 第三章 有机/无机杂化钙钛矿太阳能电池在大气环境中的稳定性机理研究39-49
• 3.1 引言39
• 3.2 实验部分39-42
• 3.2.1 实验材料39-40
• 3.2.2 器件的制备和表征40-42
• 3.3 结果与讨论42-48
• 3.4 本章小结48-49
• 第四章 钙钛矿/富勒烯电池的界面特性和光电转化机理研究49-60
• 4.1 引言49-50
• 4.2 实验部分50-52
• 4.2.1 实验材料50-51
• 4.2.2 器件的制备和表征51-52
• 4.3 结果与讨论52-59
• 4.4 本章小结59-60
• 第五章 全文总结与展望60-62
• 参考文献62-68
• 攻读学位期间本人出版或公开发表的论著、论文68-70
• 致谢70-71

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