有机聚合物体异质结太阳能电池：分子结构，表面形貌与新型器件结构

【摘要】： 有机聚合物太阳能电池,具有材料来源广泛、重量轻、制备工艺简单、可大面积成膜、柔性等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: 1.绪论部分综述了有机聚合物体异质结太阳能电池的结构组成、工作原理、重要发展过程、表征参数与仪器、性能影响因素等,及近年来人们在有机聚合物电池材料、器件物理与工艺、新型器件结构设计等方面的研究工作。 2.分别以一类新型给受体分子和一类新的星型齐聚噻吩作为给体,PCBM为受体,制备体异质结太阳能电池。给受体分子中,强的吸电子基元或强的给电子基元的引入能提高器件的性能;星型分子随着代数的增加,共轭程度增加,成膜能力提高,器件的性能随之提高。 3.以MEH-PPV为给体,苝二酰亚胺衍生物为受体,通过对复合膜进行热退火处理和使用不同成膜溶剂(氯仿和氯苯)成膜,来调控复合膜的两相结构。并基于这些复合膜制备了光伏器件,结果表明,聚集态的苝二酰亚胺衍生物在低电场下能够更有效地产生光电流。 4.以高电导率的PEDOT:PSS替代ITO作阳极,在聚酯衬底上制备了PCE达2.2%的柔性有机聚合物体异质结太阳能电池;为了增加有效地吸收入射光,以此聚合物电极、聚酯衬底的聚合物电池,构筑了较大面积的V型和W型结构的太阳能电池,当V型和W型电池的夹角为30o时,器件的PCE比平面时提高约60%。 5.以高电导率的PEDOT:PSS作阳极,薄层聚环氧乙烷(PEO)修饰的ITO作阴极,制备了不需真空过程的半透明电池,所制备的电池在AM1.5 100mW/cm2模拟太阳光照射下的PCE约为0.7%。 【关键词】：
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 提要5-10
• 第一章 绪论10-62
• 1.1 有机聚合物太阳能电池简介11-34
• 1.1.1 主要器件结构11-15
• 1.1.2 工作原理15-18
• 1.1.3 器件的制备过程18-19
• 1.1.4 电池性能表征19-25
• 1.1.4.1 电流-电压特性及等效电路19-21
• 1.1.4.2 等效电路21-23
• 1.1.4.3 外量子效率23-24
• 1.1.4.4 电流-电压特性与外量子效率的测试仪器24-25
• 1.1.5 重要发展历史25-34
• 1.2 有机聚合物太阳能电池的材料34-44
• 1.2.1 活性层材料及光吸收34-41
• 1.2.1.1 受体材料34-36
• 1.2.2.2 给体材料36-41
• 1.2.2 电极材料及附加层材料41-44
• 1.3 有机聚合物太阳能电池活性层的表面形貌44-48
• 1.4 新型器件结构48-49
• 1.5 本论文的设计思想与主要内容49-52
• 参考文献52-62
• 第二章 新型给受体分子和X 型齐聚噻吩作为给体材料的有机太阳能电池62-82
• 2.1 引言62-64
• 2.2 实验部分64-65
• 2.3 结果与讨论65-77
• 2.3.1 新型给受体分子作为给体材料的有机太阳能电池65-71
• 2.3.1.1 吸收性质65-67
• 2.3.1.2 电化学性质67-69
• 2.3.1.3 光伏性能69-71
• 2.3.2 X 型齐聚噻吩作为给体材料的有机太阳能电池71-77
• 2.3.2.1 吸收性质和电化学性质71-73
• 2.3.2.2 光伏性能73-77
• 2.4 本章小结77-78
• 参考文献78-82
• 第三章 给受体复合膜中不同聚集态结构对光生电流的影响82-102
• 3.1 引言82-84
• 3.2 实验部分84-85
• 3.3 结果与讨论85-97
• 3.3.1 热退火对复合膜两相结构与光生电流的影响85-92
• 3.3.1.1 热退火对复合膜吸收行为的影响85-86
• 3.3.1.2 不同热退火时间下的复合膜的形貌86-88
• 3.3.1.3 热退火对光生电流的影响88-92
• 3.3.2 不同成膜溶剂对复合膜两相结构与光生电流的影响92-97
• 3.3.2.1 不同成膜溶剂对复合膜吸收行为的影响92-93
• 3.3.2.2 不同成膜溶剂对复合膜表面形貌的影响93-94
• 3.3.2.3 不同成膜溶剂对光生电流的影响94-97
• 3.4 本章小结97-98
• 参考文献98-102
• 第四章 以聚合物作为阳极的柔性有机聚合物太阳能电池及V 型和W 型结构的太阳能电池102-124
• 4.1 引言102-106
• 4.2 实验部分106-107
• 4.2.1 材料及器件制备106-107
• 4.2.2 实验测试107
• 4.3 结果与讨论107-119
• 4.3.1 聚合物电极的透射光谱，功函数，电导率和表面形貌107-109
• 4.3.2 小面积柔性聚合物电极的太阳能电池的性能109-114
• 4.3.3 V 型和W 型结构的太阳能电池的性能114-119
• 4.4 本章小结119-120
• 参考文献120-124
• 第五章 无真空过程的半透明有机聚合物体异质结太阳能电池124-134
• 5.1 引言124-125
• 5.2 实验部分125-126
• 5.3 结果与讨论126-131
• 5.3.1 电极的性质126-128
• 5.3.2 无真空过程的新型聚合物太阳能电池的性能128-130
• 5.3.3 在图像传感器方面的潜在应用130-131
• 5.4 本章小结131-132
• 参考文献132-134
• 结论134-136
• 附录一 本论文中使用的材料的分子式和能级结构136-139
• 附录二 Science (Aug. 8, 2008) highlight on one paper139-140
• 附录三 Photonics Spectra report on one paper140-142
• 作者简历142-143
• 攻读学位期间的论文发表情况143-146
• 致谢146-148
• 摘要148-151
• ABSTRACT151-154

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