發(fā)布時(shí)間：2021-11-23 04:23

　　有機(jī)太陽(yáng)能電池具有材料來(lái)源廣泛、制備工藝簡(jiǎn)單、成本低廉等優(yōu)勢(shì),因而該領(lǐng)域一直備受關(guān)注。三元摻雜作為一種提高有機(jī)太陽(yáng)能電池性能的有效手段,更是吸引了越來(lái)越多的科研團(tuán)隊(duì)對(duì)其進(jìn)行深入研究。本論文基于經(jīng)典的PTB7:PC₇₁BM活性層體系,分別引入高載流子遷移率、低成本的小分子材料a-6T以及吸收光譜位于紅外波段的聚合物材料IEICO-4F作為第三元,制備了高性能三元有機(jī)太陽(yáng)能電池且詳細(xì)分析了性能提升的內(nèi)部機(jī)理。1、研究了高載流子遷移率材料a-6T作為第三元對(duì)PTB7:PC₇₁BM有機(jī)太陽(yáng)能電池的影響。當(dāng)a-6T的摻雜比例為1.0 wt%,2.0 wt%,3.0 wt%時(shí),器件性能得到提升。尤其是摻雜比例為2.0 wt%的時(shí)候,所制備的三元器件性能達(dá)到最優(yōu),功率轉(zhuǎn)換效率可達(dá)8.09%,與二元電池6.62%的功率轉(zhuǎn)換效率相比提高了22.2%。分析可知,a-6T提升器件性能主要是由于以下三點(diǎn):（1）α-6T的吸收光譜一定程度上彌補(bǔ)了PC₇₁BM的吸光能力弱的缺點(diǎn),α-6T與PTB7之間存在的F（?）rster能量傳遞更是加強(qiáng)了光子的... 

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有機(jī)太陽(yáng)能電池的工作原理圖

第一章緒論7子器件單元依照能隙從大到小的順序從外向背電極串聯(lián)。設(shè)計(jì)疊層器件的關(guān)鍵在于合理的選擇子單元器件的能隙寬度和厚度，同時(shí)最大限度的保證他們之間的歐姆接觸。(c)(d)圖1-3有機(jī)太陽(yáng)能電池的器件結(jié)構(gòu)。(a)單層結(jié)構(gòu)；(b)雙層結(jié)構(gòu)；(c)本體異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)；(d)疊層結(jié)構(gòu)1.4.2有機(jī)太陽(yáng)能電池的性能參數(shù)對(duì)于一個(gè)有機(jī)光伏器件而言，我們一般首先用能量轉(zhuǎn)換效率（PowerConversionEfficiency,PCE）參數(shù)來(lái)綜合評(píng)價(jià)其性能優(yōu)劣。能量轉(zhuǎn)換效率PCE，具體是指太陽(yáng)能電池器件的最大輸出功率與入射太陽(yáng)光功率的比值。通過(guò)測(cè)試器件的電流密度和電壓（J-V）特性曲線可以計(jì)算光伏器件的PCE，光伏器件黑暗和光照下的J-V曲線如圖1-4所示。PCE計(jì)算公式如下：max100%scocininPJVFFPCEPP(1-2)由以上公式可知光電轉(zhuǎn)換效率PCE由開路電壓（OpenCircuitVoltage，VOC）、短路電流（ShortCircuitCurrentDensity，JSC）、填充因子（FillFactor，F(xiàn)F）決定，同時(shí)外量子效率（ExternalQuantumEfficiency，EQE）也是衡量器件光伏性能好壞(a)(b)

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文8的重要參數(shù)。接下來(lái)就這幾個(gè)參數(shù)做一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹：（1）開路電壓VOC在沒(méi)有電流回路時(shí)，經(jīng)過(guò)光照之后器件產(chǎn)生的電壓即為開路電壓VOC�？筛鶕�(jù)光照情形下，器件的J-V曲線中電流為0時(shí)對(duì)應(yīng)的電壓值獲得。在體異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)的器件中VOC計(jì)算公式如下[37]：1()OCAccepterDonorVLUMOHOMOEe（1-3）上式中的ΔE代表空穴和電子在器件中的傳輸能量損耗，約為0.3eV。減小器件中的電荷復(fù)合幾率以及優(yōu)化活性層材料與電極之間的界面接觸可以使開路電壓接近理論值；選擇高HOMO能級(jí)給體材料與低LUMO能級(jí)受體材料可以有效增大器件的開路電壓。圖1-4太陽(yáng)能電池的J-V曲線（2）短路電流JSC短路電流是指器件在受到光照以及外加電場(chǎng)為0的條件下，此時(shí)器件回路中產(chǎn)生的電流。可根據(jù)光照情形下，器件的J-V曲線中電壓為0時(shí)對(duì)應(yīng)的電流值獲得，通常用JSC表示。JSC的大小一般與吸收光強(qiáng)成線性或亞線性關(guān)系。在體異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)的器件中JSC計(jì)算公式如下[38]：SCJnqE（1-4）上式中n代表載流子密度，q代表電子電荷量，μ代表載流子遷移率，E代表電場(chǎng)強(qiáng)度。（3）填充因子FF填充因子FF是指電池的最大輸出功率（Pmax=JmaxVmax）與開路電壓和短路電

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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