聚合物太陽能電池具有成本低、柔性、半透明、可溶液加工,易于大面積制備等優(yōu)點,表現(xiàn)出廣泛的研究及應用價值。目前,單節(jié)聚合物太陽能電池的能量轉換效率已穩(wěn)步推進至10%-14%。與無機材料相比,有機吸光層材料具有吸收光譜不連續(xù),且可通過改變其結構來改變吸收光譜的特點,易制成在可見光波段半透明的電池,一方面可作為串聯(lián)結構太陽能電池的底電池,另一方面可應用于建筑物窗戶、汽車玻璃、農業(yè)大棚等領域,因而被認為最具市場化潛力。然而,目前同時實現(xiàn)半透明聚合物太陽能電池較高的能量轉換效率、透光率及顯色性能仍然面臨著較大的挑戰(zhàn),且不同的應用需求對半透明電池的性能提出了不同的要求。因此,本論文的主要工作是通過選擇適合且性能優(yōu)異的活性層給受體材料,進而借助界面工程及光學模擬優(yōu)化器件性能,在此基礎上進一步構建半透明聚合物太陽能電池,并根據其特性探究潛在的應用方向,本論文工作主要分為以下三個部分:在第三章中,我們選擇了富勒烯體系PTB7-Th:PC₇₁BM作為活性層,同時采用一種可厚膜加工的n型聚合物PF3N-2TNDI作為電子傳輸層,光學模擬表明:PF3N-2TNDI一方面可有效調控活性層中... 

【文章頁數】：111 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 有機/聚合物太陽能電池概述
        1.1.1 有機/聚合物太陽能電池的基本結構和工作原理
        1.1.2 有機/聚合物太陽能電池的性能參數
    1.2 半透明聚合物太陽能電池簡介
    1.3 半透明聚合物太陽能電池的給/受體材料開發(fā)
        1.3.1 聚合物-富勒烯太陽能電池的發(fā)展歷程
        1.3.2 窄帶隙聚合物給體在半透明太陽能電池中的應用
        1.3.3 聚合物-非富勒烯太陽能電池的研究進展
        1.3.4 窄帶隙非富勒烯受體在半透明太陽能電池的應用
    1.4 半透明聚合物太陽能電池的電極設計
    1.5 聚合物太陽能電池中的陰極界面材料
    1.6 光學模擬在半透明聚合物太陽能電池中的應用
    1.7 本論文的設計思路和創(chuàng)新之處
        1.7.1 課題的提出
        1.7.2 論文的主要內容及創(chuàng)新點
第二章 聚合物太陽能電池的制備及性能測試
    2.1 聚合物太陽能電池的制備
    2.2 聚合物太陽能電池的性能測試
        2.2.1 光伏性能測試
        2.2.2 其他性能表征
第三章 陰極界面修飾提高富勒烯半透明太陽能電池性能
    3.1 研究背景
    3.2 實驗材料及方法
    3.3 PF3N-2TNDI界面修飾PTB7-Th:PC71BM太陽能電池的性能
        3.3.1 光學模擬協(xié)同制備高效PTB7-Th:PC71BM太陽能電池
        3.3.2 PF3N-2TNDI界面提高超薄活性層器件Jsc的機理探究
    3.4 PTB7-Th:PC71BM半透明太陽能電池的性能研究
        3.4.1 半透明銀電極的制備
        3.4.2 PTB7-Th:PC71BM半透明太陽能電池的性能優(yōu)化
        3.4.3 PTB7-Th:PC71BM半透明太陽能電池的顯色性能
    3.5 本章小結
第四章 簡易光學調控層提高三元非富勒烯半透明太陽能電池性能
    4.1 研究背景
    4.2 實驗材料及方法
    4.3 J52:IT-M:IEICO三元非富勒烯太陽能電池的性能研究
        4.3.1 IEICO組分對于三元非富勒烯太陽能電池光伏性能的影響
        4.3.2 IEICO組分對于三元非富勒烯太陽能電池載流子復合的影響
    4.4 J52:IT-M:IEICO三元半透明太陽能電池的性能研究
        4.4.1 J52:IT-M:IEICO三元半透明太陽能電池的光學模擬
        4.4.2 MoO3光學層調控J52:IT-M:IEICO半透明太陽能電池性能
    4.5 本章小結
第五章 一種可應用于光伏農業(yè)大棚的高效三元半透明聚合物太陽能電池
    5.1 研究背景
    5.2 實驗材料及方法
    5.3 J52:IEICO-4F:PC71BM三元聚合物太陽能電池的性能研究
        5.3.1 PC71BM組分對于三元聚合物太陽能電池光伏性能的影響
        5.3.2 PC71BM組分對于三元聚合物太陽能電池載流子遷移率的影響
        5.3.3 PC71BM組分對于三元聚合物太陽能電池電荷分離的影響
        5.3.4 PC71BM組分對于三元聚合物太陽能電池載流子復合的影響
        5.3.5 PC71BM組分對于三元聚合物太陽能電池穩(wěn)定性的影響
    5.4 J52:IEICO-4F:PC71BM三元半透明電池的性能及應用研究
        5.4.1 J52:IEICO-4F:PC71BM三元半透明太陽能電池的性能研究
        5.4.3 J52:IEICO-4F:PC71BM三元半透明太陽能電池的光伏農業(yè)大棚應用分析
    5.5 本章小結
結論
參考文獻
攻讀博士學位期間取得的研究成果
致謝
附件


【參考文獻】：
期刊論文
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[3]26mA cm-2 Jsc from organic solar cells with a low-bandgap nonfullerene acceptor[J]. Zuo Xiao,Xue Jia,Dan Li,Shizhe Wang,Xinjian Geng,Feng Liu,Junwu Chen,Shangfeng Yang,Thomas P.Russell,Liming Ding.  Science Bulletin. 2017(22)
[4]太陽能光伏建筑一體化關鍵技術問題研究[J]. 周源,張世君,陳鵬,鐘周源.  建筑節(jié)能. 2017(02)
[5]基于聚合物給體與非富勒烯有機小分子受體材料的有機太陽能電池研究進展[J]. 劉欣,蘇仕健,曹鏞.  高分子通報. 2014(12)



本文編號：3660400