有機太陽能電池作為第三代太陽能電池的一種,具有易制備、重量輕、成本低、柔性強和環(huán)境友好等優(yōu)點,近年來得到了快速發(fā)展。為了更好的優(yōu)化有機太陽能電池性能并最終實現(xiàn)其商業(yè)化應(yīng)用,其中有兩個關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)有待提升:能量轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性。提高器件能量轉(zhuǎn)換效率核心在于如何充分利用太陽光譜中的能量,包括對材料光吸收、激子解離和載流子輸運等光物理特性研究;而大部分關(guān)于器件穩(wěn)定性的工作則是集中在各種應(yīng)力作用下的退化現(xiàn)象和退化機制探索。相對而言,除了需要繼續(xù)提升光伏器件效率和延長器件使用壽命外,還需要深入討論其器件工作過程及退化物理機制,為解決上面兩個關(guān)鍵科學(xué)問題提供借鑒。本論文選擇聚合物/富勒烯為研究體系,通過多種手段調(diào)控共混薄膜中的微納結(jié)構(gòu),分析了器件在熱應(yīng)力下的激子動力學(xué)過程等光物理特性,建立了微納結(jié)構(gòu)與電池性能退化的定性關(guān)聯(lián),進一步研究了小分子交聯(lián)劑對有機光伏器件高溫下性能退化的抑制作用,以及后溶劑浸潤處理方法對三元聚合物太陽能電池器件形貌的優(yōu)化。工作主要以提升器件性能和制備熱穩(wěn)定光伏器件為核心目標(biāo),以調(diào)控形貌為研究重點,以探究器件性能退化機理為落腳點,借以器件制備技術(shù),形貌表征手段,時間分辨光譜學(xué)... 

【文章來源】：山東大學(xué)山東省211工程院校985工程院校教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：138 頁

【學(xué)位級別】：博士

【圖文】：

圖１－１美國國家能源部可再生能源實驗室（ＮＲＥＬ）?２０１９年最新太陽能電池效率［３１］??材料在溶液中的聚集狀態(tài)強烈的依賴于溶液溫度，這一特點賦予了它特殊的加工??

從而實現(xiàn)了更高的光伏轉(zhuǎn)換效率。這是目前為止報道的有機太陽能電池??性能最高紀(jì)錄，極大地縮短了與其他光伏產(chǎn)業(yè)的差距。??如圖１－１所示［３１］，隨著各種器件結(jié)構(gòu)和新材料的開發(fā)，有機太陽能電池效率??從丨％提高到１７％，已經(jīng)跨過了商業(yè)化的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。因此，下一步研宄的重點己??經(jīng)逐漸轉(zhuǎn)向器件穩(wěn)定性研宄和優(yōu)化大面積加工工藝。目前器件穩(wěn)定性的研宂滯后??于器件效率，并且降低制造成本也是一項艱巨的任務(wù)。政府，學(xué)術(shù)界和工業(yè)界也??一直努力推動有機太陽能電池的產(chǎn)業(yè)化進程，相信其產(chǎn)業(yè)化在不久的將來能夠?qū)??現(xiàn)。??１．３有機太陽能電池的工作原理和性能參數(shù)??有機太陽能電池是一種使用有機材料將入射光子轉(zhuǎn)化為自由載流子的特殊??半導(dǎo)體二極管。在傳統(tǒng)無機半導(dǎo)體材料中，其電荷載流子是非局域化的，非常容??易在形成的價帶與導(dǎo)帶中傳輸，通常能隙在１到２ｅＶ之間（例如，Ｓｉ為１．１?ｅＶ，??（ａ）?，?（ｂ）?????￣＂＊＊＊＊－？＾ｌ?Ｃｈａｒｇｅ?ｔｒａｎｓｆｅｒ??ｉ＼ｉｒ＼Ｋｅ?？?〇??〇?／ｆ〇＼ｆＱ?０？＼?＂Ｚ??Ｕ?Ｐｏｌｙｍｅｒ??Ｐｏｌｙｍｅｒ?Ａｃｃｅｐｔｅｒ?ｐｈａｃ?：??圖１－２?（ａ）

本體異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)是目前主流的有機太陽能電池結(jié)構(gòu)，主要包括：正置結(jié)構(gòu)和??倒置結(jié)構(gòu)。通常有機太陽能電池結(jié)構(gòu)依次包括透明導(dǎo)電襯底、空穴（電子）傳輸??層、有機活性層、電子（空穴）傳輸層、金屬電極。如圖１－４所示［３６］。??正Ｓ?倒置??Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ?Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ??圖１－４有機太陽能電池器件正置結(jié)構(gòu)和倒置結(jié)構(gòu)??傳統(tǒng)的玻璃基底透明電極是摻錫氧化銦（ＩＴＯ），而基于柔性基底的透明電極??一般包括高分子導(dǎo)電材料，石墨烯，納米銀線，金屬網(wǎng)格等。界面?zhèn)鬏攲樱ň彌_??層）實際上是實現(xiàn)高效聚合物太陽能電池的關(guān)鍵，主要是為了改善電荷的收集和??提取，也是為了提高器件的整體性能。根據(jù)用途，它可以分為電子傳輸層和空穴??傳輸層。空穴傳輸層通常采用ｐｍ）〇Ｔ：Ｐｓｓ，同時由于其具有高導(dǎo)電性，也可以??被用來做柔性襯底的電極材料。然而，ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ水溶液通常呈酸性，對透明??１０??

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3626744