当前位置: 首页 > 学术论文 > 太阳能 > 正文

聚合物太阳能电池电极修饰层的低温制备研究

关注热度:89   来源:新能源学术论文  作者:刘川
相似论文 相关推荐 你可能关注 点击排行 我要评论

【摘要】:聚合物太阳能电池以其成本低、重量轻、柔性等突出优点,成为可再生能源开发与研究的热点之一。尽管聚合物太阳能电池具有巨大的发展潜力,但在走上市场化前,其性能仍有待提高。目前,聚合物太阳能电池的最佳单体器件效率达到了8%-9%,叠层器件的效率最高为10.6%。按商业化应用的要求,单体和叠层器件的效率应分别大于10%和15%,为此需要从合成新型的窄带隙材料、优化器件的制备工艺、设计稳定的器件结构、优化器件界面性能等角度出发提高器件的性能。其中,界面的优化和设计是制备高性能聚合物太阳能电池中的关键环节之一,合适的电极修饰层能更好地形成欧姆接触,实现载流子有选择性地收集,有效改善器件的效率和稳定性。 本论文主要侧重于优化聚合物太阳能电池的电极修饰层,包括材料的选择和工艺优化等;主要工作是在器件有源层和顶电极间,分别使用低温蒸镀和溶液法制备了性能较高的阴极修饰层与阳极修饰层。 首先,针对聚合物太阳能电池中传统的无机阴极修饰层蒸镀温度过高,会增加制备成本、损坏有源层、降低器件性能的问题,使用可低温蒸镀的CsClO4作为阴极修饰层制备了结构为ITO/MoO3/P3HT:PCBM/CsClO4/Al的正置器件。CsClO4的真空蒸镀温度仅为350℃,远低于传统的无机化合物阴极修饰层材料的真空蒸镀温度,如LiF(700℃)、CsCO(3600℃)。较低的蒸镀温度能减少制备时间和能源的消耗,并降低蒸镀时高温对有源层的损害。实验结果表明当CsClO4阴极修饰层的厚度为1nm时,制备的器件性能最佳,能量转换效率为3.231%,与相同结构无阴极修饰层的器件相比,其效率提高了73.2%;同时,与采用LiF阴极修饰层的器件相比,其效率仍然提升了7%。这是由于蒸镀CsClO4作为阴极修饰层能降低金属表面的功函数,更好地形成欧姆接触,有利于电荷收集;同时,CsClO4层也可以起到空穴阻挡的作用,减少空穴在阴极的复合。并且制作了单载流子器件、测量了器件的IPCE进一步研究证实了上述分析和结果。 其次,相比于传统正置结构的聚合物太阳能电池,倒置器件具有更好的稳定性和效率,并且更有利于柔性器件的制备。但是在目前的倒置器件中,顶电极的修饰层如MoO3、V2O5等,大多采用真空蒸镀法进行制备;真空蒸镀不仅会消耗大量的时间和能源、提高成本,而且与全溶液法的制备工艺不兼容。针对该问题,使用溶液法在有源层上制备MoO3阳极修饰层,完成了结构为ITO/ZnO/P3HT:PCBM/MoO3/Al的倒置器件。该顶电极修饰层的制备方法不需要在真空环境下进行,并且与全溶液法制备多层聚合物太阳能电池器件的工艺更加兼容。实验中对其相关工艺参数,包括前驱体的选择、旋涂速度、水解时间、退火条件等进行了优化,获得了2.59%的能量转换效率。
【关键词】:聚合物太阳能电池 电极修饰层 高氯酸铯 氧化钼 低温真空蒸镀 溶液法
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TM914.4
【目录】:
  • 摘要4-6
  • Abstract6-10
  • 第1章 绪论10-34
  • 1.1 引言10-11
  • 1.2 聚合物太阳能电池的原理介绍11-14
  • 1.2.1 聚合物太阳能电池的基本结构11-12
  • 1.2.2 聚合物太阳能电池的基本工作原理12-13
  • 1.2.3 聚合物太阳能电池的主要参数13-14
  • 1.3 聚合物太阳能电池的研究进展14-32
  • 1.3.1 新型给体和受体材料的合成14-22
  • 1.3.2 成膜形貌的改善22-25
  • 1.3.3 界面优化25-29
  • 1.3.4 倒置结构的设计29-32
  • 1.4 本论文的工作32-34
  • 第2章 低温蒸镀法制备聚合物太阳能电池的高氯酸铯阴极修饰层34-45
  • 2.1 CsClO4阴极修饰层的制备及特性分析34-40
  • 2.1.1 实验过程34-36
  • 2.1.2 结果与分析36-38
  • 2.1.3 对比实验38-40
  • 2.2 机理分析与验证40-43
  • 2.2.1 机理分析40-41
  • 2.2.2 单电子器件的制备及其结果41-43
  • 2.3 本章小结43-45
  • 第3章 溶液法制备倒置聚合物太阳能电池的顶电极修饰层45-64
  • 3.1 倒置器件中ZnO阴极修饰层的制备及特性分析45-52
  • 3.1.1 实验过程45-46
  • 3.1.2 结果与分析46-52
  • 3.2 正置结构器件中MoO_3阳极修饰层的旋涂制备52-55
  • 3.2.1 MoO_3阳极修饰层制备52-53
  • 3.2.2 结果与分析53-55
  • 3.3 旋涂法制备倒置结构器件的MoO_3阳极修饰层55-62
  • 3.3.1 实验过程56
  • 3.3.2 结果与分析56-62
  • 3.4 本章小结62-64
  • 第4章 总结与展望64-65
  • 致谢65-66
  • 作者简介66-67
  • 参考文献67-72


您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

一种新型共轭蓝光高分子的合成及表征    房玉杰;任佩华;张海昌;郭二千;杨文君;

真空和常规封装下有机发光器件寿命试验    李双宏;李军建;梁宁;

有机电致发光器件(OLED)的制备方法和工艺    杨辉;王维洁;季静佳;丁玉强;李果华;

阳极修饰层ZnPc对OLED性能影响的研究    李方馨;孟庆蕾;席曦;钱维莹;阙立志;王振交;季静佳;丁玉强;顾晓峰;李果华;

PEDOT:PSS/ZnPc作为有机小分子太阳电池阳极修饰层的研究    孟庆蕾;李方馨;席曦;钱维莹;阙立志;季静佳;丁玉强;李果华;

二苯并噻吩砜类化合物的合成和光学性能    李业新;牟乃亮;朱沛华;

新型芴取代喹喔啉电子传输材料的合成及其发光性能表征    余一萍;孙立梅;张清;

新型三核酞菁的合成及光学性质研究    夏道成;姚继欢;韩双;李万程;范照奇;程传辉;李泉泉;王洪富;张伟;

绿色有机电致发光材料C545T合成工艺研究    张创军;徐茂梁;

含噻吩咔唑衍生物合成及光电性能研究    牛芳芳;曾鹏举;刘亚伟;连加荣;牛憨笨;

新型双向传输型区域规整噻吩嵌段共聚物的合成与研究    祁争健;孙岳明;肖英博;颜大志;何艳芳;虞婧;韦斌;徐希恒;

铽与苯甲酰丙酮和邻菲啰啉配合物的合成及性能研究    杜洪;周禾丰;卜维亮;陈简;王艳丽;王华;刘旭光;许并社;

变色伪装材料研究关键技术    杜新瑜;王向伟;王江枫;周洁;

功能性三β-双酮配体的设计及合成    程乐华;高远浩;周虹屏;吴杰颖;田玉鹏;

具有交联活性的聚噻吩衍生物的合成及性能研究    王维;梁露英;周铭露;王文;凌启淡;

具有高开路电压的二噻吩并噻咯太阳能电池给体材料的制备    刘立杰;郭意静;宋金生;王华;

PEDOT:PSS薄膜的掺杂改性及其在有机太阳能电池中的应用研究    李蛟

有机基太阳能电池中有序结构材料及其界面和性能    杨志胜

苯并噻唑类有机金属络合物的分子结构与光电特性的研究    许慧侠

磷光OLEDs的效率和效率roll-off特性的影响因素及改进方法    宋丹丹

新型可溶液加工有机小分子材料的设计合成及光伏性能    李在房

作为空穴传输材料的聚甲亚胺的制备及性能研究    朱明

高效率色稳定的白色有机电致发光器件    汪津

树枝状噻吩并吡嗪红光材料的合成及电致发光性质    李青

锌配合物光电特性和铱配合物磷光敏化及光电特性研究    韩强

蓝色发光材料C-9芴联蒽衍生物的合成与发光性能的研究    王静

杂环聚合物的合成与光电性能研究    陈鑫

侧基横挂偶极单元的液晶聚对苯撑乙炔的合成及性质表征    王方文

(5,8-喹啉撑乙烯)与(2-甲氧基-5-辛氧基对苯撑乙烯)共聚物的合成、表征及发光性能研究    张娟娟

有机小分子太阳电池阴极修饰的研究    李方馨

三种新型铕的有机配合物光物理特性及机理研究    闫冠峰

提高有机太阳电池中空穴输出效率方法的研究    孟庆蕾

利用X射线衍射研究聚辛基芴薄膜的微结构及其对相应光电性能的影响    万贺

吡唑并吡啶类衍生物的光物理及电致发光性能    曾志攀

OLED用喹啉类金属配合物发光材料表面改性研究    张俊萍

界面凹凸结构对有机电致发光器件性能的影响    夏龙

 
关键词: 聚合物太阳能电池

[ 学术论文搜索 ]  [ 加入收藏 ]  [ 告诉好友 ]  [ 打印本文 ]  [ 违规举报 ]  [ 关闭窗口 ]

 
相关学术论文推荐
 
0条 [查看全部]  相关评论
 
推荐论文
智能推荐
 
网站首页 | 关于我们 | 联系方式 | 使用协议 | 版权隐私 | 排名推广 | 广告服务 | 积分换礼 | 网站留言