【摘要】：半透明有機(jī)太陽能電池被認(rèn)為是最有可能在將來的建筑光伏一體化領(lǐng)域被應(yīng)用的一種光伏器件。因此,半透明有機(jī)太陽能電池在近幾年發(fā)展非�？�。半透明器件的本質(zhì)是充分利用近紅外區(qū)域太陽輻射的吸收并透過人類視覺最敏感的400-600 nm的光。在非富勒烯體系下的有機(jī)太陽能電池研究領(lǐng)域內(nèi),為了使具有合理的可見光透明性的有機(jī)太陽能電池具有高透光率和高能量轉(zhuǎn)化效率,在近紅外區(qū)域具有強(qiáng)吸收的光伏材料是必不可少的。因此,我們合成了一個(gè)新型的適合半透明有機(jī)太陽能電池的窄帶隙受體材料,將其命名為ITA1。又選取了兩個(gè)同樣適合半透明器件的窄帶隙受體材料,分別是ITVIC和ITVffIC。將三個(gè)受體與PCE10給體進(jìn)行匹配制備擁有高光電效率和良好透光率的半透明器件。我們通過制備非透明器件并對器件進(jìn)行優(yōu)化,探究使用三種不同活性層所制備的器件的最優(yōu)能量轉(zhuǎn)換效率,并對相關(guān)器件數(shù)據(jù)、活性層形貌、活性層載流子遷移率等特性進(jìn)行表征。將器件頂部不透明的鋁電極替換成透明超薄Ag電極來實(shí)現(xiàn)器件的半透明化,之后我們研究了不同Ag厚度下器件的效率和透過率。在本文的研究中,PCE10:ITA1活性層在非透明器件下表現(xiàn)出的最高效率為7.37%,半透明器件的最優(yōu)效率具有6.29%。在Ag電極厚度為10 nm時(shí),器件的效率為5.45%,在可見光區(qū)域內(nèi)平均透過率為31.48%,依據(jù)透過光譜計(jì)算得到的透過光色CIE坐標(biāo)為(0.2818,0.3062),這表明器件顯示出了較好的顏色中性。PCE10:ITVIC活性層在非透明電極的器件下最高的效率可以達(dá)到6.36%,其半透明器件最優(yōu)效率為5.97%。在Ag厚度為10 nm時(shí),器件的效率為4.85%,可見光平均透過率為34.15%,透過光的CIE色坐標(biāo)為(0.2709,0.2901)。以PCE10:ITVffIC作為活性層的非透明器件的效率是9.49%,半透明器件最優(yōu)效率是8.34%。在Ag電極的厚度為10 nm時(shí),器件的效率為7.30%,可見光平均透過率是36.05%,透過光的CIE色坐標(biāo)為(0.2839,0.2961)。使用新型的受體ITA1制備的半透明器件效率和透光率都還有改進(jìn)提升的空間,而選取的受體ITVffIC的半透明器件則具有了比較優(yōu)秀的效率和透光率,這表明在近紅外區(qū)域吸收強(qiáng)烈的窄帶隙受體ITVffIC有應(yīng)用到半透明有機(jī)太陽能電池器件的可能性。
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TM914.4
【圖文】：

圖１－２典型的太陽能電池測試系統(tǒng)［３２］逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１－２邋Ａｔ＞＾ｐｉｃａｌ邋ｓｅｔｕｐ邋ｆｏｒ邋ｓｏｌａｒ－ｃｅｌｌ邋ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ＾３２１．逡逑在一般的器件測試中，測試系統(tǒng)見圖１－２，模擬陽光都�。粒湾澹保担词牵保埃板澹恚族义希悖睿裕�。將這一數(shù)值代入上述公式后，能量轉(zhuǎn)換效率ＰＣＥ即等于填充因子、短路電逡逑流密度和開路電壓三者相乘。逡逑外量子轉(zhuǎn)換效率ＥＱＥ：逡逑外量子轉(zhuǎn)換效率ＥＱＥ是Ｅｘｔｅｒｎａｌ邋Ｑｕａｎｔｕｍ邋Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ的簡稱，也可以叫做入射逡逑光子－電子轉(zhuǎn)換效率邋ＩＰＣＥ邋（Ｉｎｃｉｄｅｎｔ邋Ｐｈｏｔｏｎ邋ｔｏ邋Ｃｕｒｒｅｎｔ邋Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ邋Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）。它所逡逑４逡逑

Ｆｉｇｕｒｅ邋１－３邋Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ邋ｃｉｒｃｕｉｔ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｓｏｌａｒ邋ｃｅｌｌｓ．逡逑串聯(lián)電阻兄：逡逑在等效電路圖中，見圖１－３，串聯(lián)電阻基本是載流子在傳輸時(shí)受到的阻礙。當(dāng)逡逑電壓接近開路電壓Ｉ，曲線接近線性曲線，串聯(lián)電阻既可以由斜率的倒數(shù)推逡逑導(dǎo)而得：逡逑（１邋Ｖ１逡逑（１－５）逡逑并聯(lián)電阻兄ｈ逡逑同樣的，并聯(lián)電阻等同與電池自身的電阻，也就是負(fù)載。在電壓接近0Ｖ，逡逑曲線近乎線性曲線，此時(shí)并聯(lián)電阻可以用斜率的倒數(shù)推得：逡逑（１邋Ｖ１逡逑－邋（１－６）逡逑－邐５逡逑

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4 謝q世

本文編號(hào)：2737849