在全球面臨能源危機的今天,太陽能電池得到了極大地重視和發(fā)展,由于無機太陽能電池成本高,制備工藝復雜等缺點限制它的進一步發(fā)展,而聚合物太陽能電池(PSCs)因其具有低成本、易加工、質量輕、柔性等特點,受到了廣泛的關注和研究。除了合成高性能的活性層材料和對其形貌調控之外,通過界面修飾來提高PSCs的性能也是行之有效的方法。在本文中,通過選用環(huán)境友好型水/醇溶性的三類小分子作PSCs的陰極界面修飾層,不但提高了PSCs的性能而且實現(xiàn)了其制備過程的綠色化。主要工作如下:首先,將天然存在的生物材料L-精氨酸(L-Arg)引入倒置PSCs中作陰極修飾的電子傳輸層(ETL),實現(xiàn)同時提高開路電壓(V_OC),短路電流(J_SC)和填充因子(FF)的目標,使得PSCs的能量轉換效率(PCE)從1.90%增加到9.00%,器件性能得到較大的提升。采用紫外線光電子能譜儀和X射線光電子能譜等方法研究器件內建電勢提高的原因,發(fā)現(xiàn)界面偶極層存在的證據,并得出L-Arg的加入能降低陰極電極的功函數(shù)。同時,結合接觸角以及阻抗等手段解釋器件性能提高的原因。此外,ZnO/L-Ar...

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 引言
    1.2 太陽能電池的研究歷程及現(xiàn)狀
    1.3 聚合物太陽能電池的工作原理
    1.4 聚合物太陽能電池的結構分類
        1.4.1 肖特基單層電池結構
        1.4.2 給體-受體雙層太陽能電池結構
        1.4.3 給受體體異質結太陽能電池結構
        1.4.4 疊層太陽能電池結構
    1.5 聚合物太陽能電池界面修飾層的研究現(xiàn)狀
        1.5.1 陽極界面修飾層的研究過程及現(xiàn)狀
        1.5.2 陰極界面修飾層的研究過程及現(xiàn)狀
    1.6 本課題的研究目的和主要內容
2 聚合物太陽能電池制備工藝及表征方法
    2.1 聚合物太陽電池結構的分類
    2.2 聚合物太陽能電池的制備過程
        2.2.1 ITO的處理
        2.2.2 界面修飾層的制備
        2.2.3 光活性層的制備
        2.2.4 界面修飾層和電極的制備
    2.3 聚合物太陽能電池主要的性能參數(shù)
        2.3.1 開路電壓(V_OC)
        2.3.2 短路電流密度(J_SC)
        2.3.3 填充因子(FF)
        2.3.4 能量轉換效率(PCE)
        2.3.5 外量子效率(EQE)
    2.4 聚合物太陽能電池主要的光電性能測試
        2.4.1 紫外-可見吸收光譜測試系統(tǒng)
        2.4.2 聚合物太陽能電池J-V曲線測試系統(tǒng)
        2.4.3 聚合物太陽能電池外量子效率(EQE)測試系統(tǒng)
    2.5 本章小結
3 基于水溶性L-精氨酸(L-Arg)陰極界面修飾層在聚合物太陽能電池中的應用
    3.1 引言
    3.2 實驗原料、試劑及儀器
    3.3 界面修飾層薄膜的性能研究
        3.3.1 界面修飾層的光學特性
        3.3.2 界面修飾層的XPS表征
        3.3.3 界面修飾層的UPS表征
        3.3.4 界面修飾層接觸角的研究
        3.3.5 界面修飾層AFM的研究
    3.4 聚合物太陽能電池的制備
    3.5 聚合物太陽能電池的性能研究及表征
        3.5.1 聚合物太陽能電池電流密度-電壓(J-V)性能測試
        3.5.2 聚合物太陽能電池外量子效率(EQE)性能測試
        3.5.3 聚合物太陽能電池激子解離的研究
        3.5.4 聚合物太陽能電池導電性能的研究
        3.5.5 聚合物太陽能電池穩(wěn)定性的研究
    3.6 本章小結
4 基于水/醇溶性Phen系列的陰極界面修飾層在聚合物太陽能電池中的應用
    4.1 引言
    4.2 實驗原料、試劑及儀器
    4.3 Phen系列界面修飾層薄膜的性能研究
        4.3.1 界面修飾層的光學特性
        4.3.2 界面修飾層接觸角的研究
        4.3.3 界面修飾層AFM的研究
    4.4 聚合物太陽能電池的制備
    4.5 聚合物太陽能電池的性能研究及表征
        4.5.1 聚合物太陽能電池電流密度-電壓(J-V)性能測試
        4.5.2 聚合物太陽能電池外量子效率(EQE)性能測試
        4.5.3 聚合物太陽能電池激子解離的研究
        4.5.4 聚合物太陽能電池導電性能的研究
    4.6 本章小結
5 基于六次甲基四胺(C₆H₁₂N₄)陰極界面修飾層在聚合物太陽能電池中的應用
    5.1 引言
    5.2 實驗原料、試劑及儀器
    5.3 六次甲基四胺界面修飾層薄膜的性能研究
        5.3.1 界面修飾層的光學特性
        5.3.2 界面修飾層接觸角的研究
        5.3.3 界面修飾層AFM的研究
    5.4 聚合物太陽能電池的制備
    5.5 聚合物太陽能電池的性能研究及表征
        5.5.1 聚合物太陽能電池電流密度-電壓(J-V)性能測試
        5.5.2 聚合物太陽能電池外量子效率(EQE)性能測試
        5.5.3 聚合物太陽能電池激子解離的研究
        5.5.4 聚合物太陽能電池導電性能的研究
    5.6 本章小結
結論
致謝
參考文獻
攻讀學位期間的研究成果



本文編號：3756484