电极修饰对聚合物光伏电池性能及稳定性的影响

【摘要】： 作为解决世界能源危机的一个可行的方法,太阳能的利用成为一个广泛研究的前沿性课题。无机光伏电池在制备过程中所需的高温、高真空使得无机光伏电池的生产成本非常之高,这使得其应用受到很大的限制。而有机光伏电池以其成本低、无毒、容易制备、易于实现柔性器件等特点而成为近年来的研究热点。提高有机光伏电池的光电转换效率和稳定性是当前有机太阳能电池的研究热点。有机光伏电池的电极修饰层是提高光电转换效率、延长使用寿命的可行途径之一。 本论文主要研究电极修饰层对聚合物太阳能电池的光电转换效率和稳定性的影响。具体研究工作如下: (1)研究了采用聚氧化乙烯(PEO)作为阴极修饰层对基于P3HT:PCBM的聚合物光伏电池的光电转换效率的影响,考察了PEO的厚度对器件光伏性能及稳定性的影响,比较了采用聚合物PEO做阴极修饰层前后光伏器件的稳定性,通过实验结果发现,加入PEO作为阴极修饰层后器件的光电性能(Jsc,Voc,FF,PCE)均有明显提高,器件的串联电阻Rs则有了明显降低。在PEO的旋涂转速为1000rpm时制备的光伏电池,得到最大的光电转换效率为3.36%,90小时后衰减为初始值的20%。而没有阴极修饰层的对比器件的光电转换效率仅为1.92%,90小时后已经衰减为初始值的5%。因此,加入PEO阴极修饰层使器件的光电转换效率提高了75%,稳定性提高了3倍。 (2)研究了紫外光处理PEDOT:PSS阳极修饰层对聚合物光伏电池的光电转换效率以及稳定性的影响。考察了不同的紫外线照射强度和照射时间对聚合物光伏器件的性能的影响。实验结果表明:在紫外光照强度为1200uW/cm2,照射时间为50min时,获得的光伏器件的光电转换效率最大,其光电转换效率为3.64%,开路电压为0.58V,短路电流为12.3mA/cm2,填充因子为51%。而未经过紫外光处理的PEDOT:PSS为修饰层的对比器件的光电转换效率仅为2.43%,开路电压为0.56V,短路电流为9.25 mA/cm2,填充因子为46.9%。与对比器件相比,利用紫外光处理PEDOT:PSS以后聚合物光伏电池的稳定性增强了2.5倍,而且在紫外强度为1200uW/cm2以及照射时间为50min时器件的稳定性最好。 【关键词】：聚合物太阳能电池 聚氧化乙烯(PEO) PEDOT:PSS 光电转换效率 稳定性
【学位授予单位】：天津理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 第一章 绪论8-19
• 1.1 前言8-16
• 1.1.1 研究的背景与意义8-9
• 1.1.2 研究的进展与现状9-11
• 1.1.3 有机光伏电池的基本理论11-14
• 1.1.4 聚合物光伏电池的光电效率和稳定性问题14-16
• 1.2 本文的工作与研究方案16-19
• 第二章 采用PEO 作阴极修饰层对聚合物光伏电池性能的影响19-26
• 2.1 前言19-21
• 2.1.1 电极修饰层对光伏器件性能影响的理论分析19-20
• 2.1.2 PEO 的性质与应用20
• 2.1.3 本章主要研究内容20-21
• 2.2 实验部分21-22
• 2.3 结果与讨论22-24
• 2.4 本章小结24-26
• 第三章 紫外光处理PEDOT:PSS 修饰层对聚合物光伏电池性能的影响26-43
• 3.1 前言26-28
• 3.1.1 PEDOT:PSS 简介26-27
• 3.1.2 问题的提出与研究的目的27-28
• 3.2 实验部分28-30
• 3.3 结果与讨论30-41
• 3.4 本章小结41-43
• 第四章 全文结论与展望43-45
• 4.1 全文结论43-44
• 4.2 展望44-45
• 参考文献45-51
• 发表论文和科研情况说明51-52
• 致谢52-53

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