苝衍生物添加剂与制备工艺对有机光伏器件性能的影响

【摘要】：随着能源问题日益突出,太阳能以其蕴藏量丰富,绿色无污染受到了全世界的重视。作为将光能转变成可供人类使用的能源形式的器件之一,有机光伏器件因其质轻价廉,工艺相对简单,柔韧可卷曲,能大面积铺展等优势,近些年来发展迅猛。活性层的处理工艺,活性层添加剂以及活性层材料的选用,都会对器件的能量转化效率造成影响。 在本论文中,我们研究了不同花二酰亚胺类添加剂的优劣关系及其中两种材料对P3HT/PCBM光伏器件性能的影响。另外,通过工艺优化,我们还获得了性能优异的PCDTBT/PCBM和PCOBTDT/PCBM有机光伏器件。 我们向活性层中加入等量的花二酰亚胺类添加剂,通过比较它们对P3HT/PCBM光伏器件产生的影响,获得了花骨架结构上不同取代基的的优劣规律：四取代要优于三取代,尾部封端基团环状结构要优于链状结构,海岛位置上烷氧基要优于苯氧基； 通过工艺优化,如与DIO复配,使用混合溶剂等,制备出了效率有所提高的活性层中含有5%(wt%)花类衍生物的P3HT/PCBM光伏器件表明花类衍生物是一类行之有效的添加剂材料； 经过对溶剂,供受体质量比,活性层厚度,干燥温度等参数的优化,制备出的PCDTBT/PCBM和PCOBTDT/PCBM有机光伏器件最高效率分别达到了5.38%和3.65%,说明工艺优化对提高器件性能有着十分重要的作用。 【关键词】：有机光伏器件 茈二酰亚胺衍生物 P3HT 工艺优化 PCDTBT PCOBTDT
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 学位论文数据集3-4
• 摘要4-6
• ABSTRACT6-15
• 第一章 绪论15-43
• 1.1 光生伏特效应简介15-17
• 1.1.1 光生伏特效应的发现背景15-16
• 1.1.2 光生伏特效应的定义、原理及运用历程16-17
• 1.2 半导体材料概述17-20
• 1.2.1 半导体材料的定义及特性17-18
• 1.2.2 半导体P-N结及常见半导体材料18-19
• 1.2.3 半导体材料的应用19-20
• 1.3 有机光伏器件概述20-40
• 1.3.1 有机光伏器件的工作原理20-21
• 1.3.2 有机光伏器件的材料21-28
• 1.3.2.1 电极材料21
• 1.3.2.2 过渡层材料21-22
• 1.3.2.3 活性层材料22-28
• 1.3.3 有机光伏器件的结构28-33
• 1.3.4 有机光伏器件的制备工艺33-35
• 1.3.5 有机光伏器件的性能参数35-39
• 1.3.6 有机光伏器件的优缺点39-40
• 1.4 有机光伏器件研究进展40-42
• 1.4.1 有机光伏器件的发展背景40-41
• 1.4.2 有机光伏器件的研究进展及发展趋势41-42
• 1.5 本论文的目的、意义及主要内容42-43
• 第二章 邻二氯苯溶剂条件下苝衍生物对P3HT/PCBM有机光伏器件性能的影响43-61
• 2.1 引言43-44
• 2.2 实验部分44-48
• 2.2.1 实验原材料及试剂44-45
• 2.2.2 实验仪器及表征设备45-46
• 2.2.3 有机光伏器件制备工艺46-47
• 2.2.4 有机光伏器件的性能测试与表征47-48
• 2.3 结果与讨论48-60
• 2.3.1 经典P3HT/PCBM光伏器件制备工艺参数的优化48-50
• 2.3.1.1 活性层厚度48-49
• 2.3.1.2 热退火时间49-50
• 2.3.2 四种花二酰亚胺衍生物化学结构对光伏器件性能的影响50-53
• 2.3.3 添加剂CM2HJ对光伏器件性能的影响及工艺优化53-60
• 2.3.3.1 添加剂用量54-55
• 2.3.3.2 退火温度55-56
• 2.3.3.3 溶剂退火工艺56-58
• 2.3.3.4 与1,8-二碘辛烷的复配58-60
• 2.4 本章小结60-61
• 第三章 氯仿溶剂条件下添加剂YXHBC对器件性能的影响61-75
• 3.1 引言61-62
• 3.2 实验部分62-64
• 3.2.1 实验原材料及试剂62-63
• 3.2.2 实验仪器及表征设备63
• 3.2.3 有机光伏器件制备工艺63-64
• 3.2.4 有机光伏器件的性能测试与表征64
• 3.3 结果与讨论64-74
• 3.3.1 经典P3HT/PCBM体系光伏器件制备工艺参数的优化64-68
• 3.3.1.1 活性层厚度65-66
• 3.3.1.2 热退火温度66-67
• 3.3.1.3 热退火时间67-68
• 3.3.2 添加剂YXHBC对光伏器件性能的影响及工艺优化68-74
• 3.3.2.1 添加剂用量68-69
• 3.3.2.2 退火温度69-70
• 3.3.2.3 退火时间70-71
• 3.3.2.4 二元混合溶剂71-74
• 3.4 本章小结74-75
• 第四章 器件制备工艺对苯并噻二唑类供体材料/PCBM有机光伏器件性能的影响75-97
• 4.1 引言75-76
• 4.2 实验部分76-80
• 4.2.1 实验原材料及试剂76-77
• 4.2.2 实验仪器及表征设备77-78
• 4.2.3 有机光伏器件的制备78-79
• 4.2.4 有机光伏器件的性能测试与表征79-80
• 4.3 结果与讨论80-95
• 4.3.1 制备工艺条件对PCDTBT/PCBM光伏器件性能的影响80-87
• 4.3.1.1 溶剂的影响80-82
• 4.3.1.2 活性层厚度82
• 4.3.1.3 干燥温度82-84
• 4.3.1.4 供受体比例84-85
• 4.3.1.5 溶剂退火工艺85-87
• 4.3.2 制备工艺条件对PCOBTDT/PCBM的影响87-95
• 4.3.2.1 溶剂的影响87-89
• 4.3.2.2 活性层厚度89-91
• 4.3.2.3 干燥温度91
• 4.3.2.4 供受体比例91-93
• 4.3.2.5 溶剂退火工艺93-95
• 4.4 本章小结95-97
• 第五章 全文总结97-99
• 参考文献99-105
• 致谢105-107
• 研究成果及发表的学术论文107-109
• 作者及导师简介109-110
• 附件110-111

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