有機(jī)太陽(yáng)能電池的眾多優(yōu)點(diǎn)使其成為目前最有前景的光伏器件之一,其性能的改進(jìn)主要從材料、器件結(jié)構(gòu)、形貌調(diào)控、界面工程等幾個(gè)方面進(jìn)行。在器件的制作過(guò)程中常常由于表面粗糙度太大,能級(jí)不匹配等原因?qū)е缕骷阅苁艿揭种?界面工程中的緩沖層能很好的解決這一問(wèn)題,因而受到了極大關(guān)注。溶劑處理是界面工程中常用的一種有效方式,這種方式可以方便的得到厚度和組成可控的緩沖層,但以往的研究中都是選用良溶劑。本文用聚[4,8-雙(5-(2-乙基己基)噻吩-2基)苯并[1,2-b;4,5-b’]雙噻吩-2,6-雙基-(4-(2-乙基己基)-3-氟代噻吩[3,4-b]噻吩-)-2-羧基-2,6-雙基](PTB-Th)和聚[N,N’-雙(2-辛基十二烷基)-1,4,5,8-萘二酰亞胺-2,6-雙基-并-5,5’-(2,2’-雙噻吩)](N2200)的不良溶劑甲醇采用浸泡和熏蒸兩種不同的方式處理它們二元混合的活性層薄膜。根據(jù)極性原理,極性溶劑與極性物質(zhì)有更強(qiáng)的相互作用,相對(duì)于PTB7-Th,甲醇和N2200之間有更強(qiáng)的相互作用,因而隨著作用時(shí)間的變化,表面形成了不同主要成分的自生緩沖層。首先,采用甲醇浸泡的方式處理活性層,通過(guò)接觸角和膜厚的測(cè)量證明甲醇對(duì)N2200有更強(qiáng)的作用;通過(guò)對(duì)活性層表面功函、表面物質(zhì)含量等的測(cè)試發(fā)現(xiàn)隨著浸泡處理的進(jìn)行,在活性層表面自發(fā)形成了以N2200為主要成分的自生緩沖層,這層緩沖層降低了活性層的表面功函,同時(shí)減小了正置結(jié)構(gòu)器件中活性層與電極之間的勢(shì)壘,實(shí)現(xiàn)了提高器件效率的目的。其次,隨著甲醇浸泡時(shí)間的繼續(xù)增加,活性層的表面功函反而增大了,這是因?yàn)樵诒砻嫘纬闪艘訮TB7-Th為主要成分的自生緩沖層。這層緩沖層增加了活性層的表面功函,降低了倒置結(jié)構(gòu)器件中活性層與電極之間的勢(shì)壘,實(shí)現(xiàn)了提高器件效率的目的。再次,用甲醇熏蒸的方式處理活性層,進(jìn)一步研究了甲醇對(duì)PTB7-Th/N2200活性層的作用機(jī)理。當(dāng)熏蒸時(shí)間不超過(guò)3 min時(shí),表面功函持續(xù)減小,這是因?yàn)楦嗟腘2200擴(kuò)散到活性層的表面,在表面形成了以N2200為主要成分的緩沖層。繼續(xù)增加熏蒸時(shí)間,表面功函將維持穩(wěn)定,不再變化。本文率先提出了用不良溶劑處理活性層的方式,并且用實(shí)驗(yàn)證明這是一個(gè)提高器件性能的有效方式,同時(shí)探索了甲醇對(duì)PTB7-Th/N2200活性層的作用機(jī)理。
【學(xué)位單位】：長(zhǎng)春理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TM615
【部分圖文】：

向熱能的轉(zhuǎn)化，比如太陽(yáng)能熱水器、太陽(yáng)灶等，如圖 1.1 所示，這是太陽(yáng)能最用方式；其二是太陽(yáng)能向電能的轉(zhuǎn)化，如光電二極管、太陽(yáng)能電池等，其中電池為代表的光伏器件成為現(xiàn)今的研究熱點(diǎn)，各國(guó)都投入了大量的人力、物陽(yáng)能電池的研究。按照活性層的材料來(lái)源太陽(yáng)能電池分為無(wú)機(jī)太陽(yáng)能電池、有機(jī)太陽(yáng)能電池敏化太陽(yáng)能電池。目前能較大規(guī)模應(yīng)用于商業(yè)生產(chǎn)的是無(wú)機(jī)太陽(yáng)能電池，它藝純熟，使用壽命長(zhǎng)，穩(wěn)定性好，轉(zhuǎn)化效率高，單異質(zhì)結(jié)器件的效率已經(jīng)超過(guò)]，但是這類電池工藝復(fù)雜、成本高還會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，這些使它的發(fā)展應(yīng)用大的限制。染料敏化太陽(yáng)能電池材料豐富，成本低，工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，但存在低，耐久性不高，電解液易泄露等問(wèn)題，這些問(wèn)題也限制了它的發(fā)展。有機(jī)池以其工藝簡(jiǎn)單、質(zhì)量輕、材料來(lái)源廣、易大面積制造、柔性好、成本低等[為目前最有前景的光伏器件，如圖 1.2 所示。目前有機(jī)太陽(yáng)能電池的大規(guī)模商要限制于器件較低的功率轉(zhuǎn)化效率(PCE)，為此科研工作者們主要從材料、器件貌調(diào)控等幾個(gè)方面進(jìn)行優(yōu)化以提高器件的功率轉(zhuǎn)化效率[7-9]。除此以外，近年程[10, 11]也以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)吸引了越來(lái)越多人的注意。

圖 1.2 有機(jī)太陽(yáng)能電池.2 有機(jī)光伏器件簡(jiǎn)介.2.1 有機(jī)光伏器件的發(fā)展進(jìn)程光伏器件就是將光能轉(zhuǎn)化成電能或者將電能轉(zhuǎn)化成光能的器件，有機(jī)光伏器光伏器件的活性層由有機(jī)材料制成。本文研究將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成電能的有機(jī)光伏的發(fā)展歷史可以追述到上世紀(jì)中期，美國(guó)的 Keams 和 Calvin 在兩個(gè)不同的電極入酞菁酮(CuPc)層制備出了世界上第一個(gè)有機(jī)光電轉(zhuǎn)換器[12]，但是當(dāng)時(shí)這個(gè)器路電壓只有很小的 200 mV,因此器件的效率也特別低，只有 0.01 %，盡管如此拉開(kāi)了有機(jī)太陽(yáng)能電池發(fā)展的序幕。隨后的二十多年中，對(duì)有機(jī)太陽(yáng)能電池的乎都只是改變電極中間的夾層材料，因此沒(méi)有重大的創(chuàng)新突破，器件的效率也大的提高，仍然遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于 1 %。直到 1986 年，Tang (鄧青云博士)將雙層異質(zhì)結(jié)入了有機(jī)太陽(yáng)能電池，器件的效率才有了重大突破。他以酞菁銅為給出電子的

圖 1.3 (a)雙異質(zhì)結(jié)器件結(jié)構(gòu)示意圖；(b)可溶液處理的異質(zhì)結(jié)器件結(jié)構(gòu)示意圖2 國(guó)內(nèi)外有機(jī)光伏器件的發(fā)展現(xiàn)狀現(xiàn)在的光伏器件無(wú)論是在實(shí)驗(yàn)室還是商業(yè)生產(chǎn)中，無(wú)機(jī)器件不管是在制作工是轉(zhuǎn)化效率方面都遠(yuǎn)高于有機(jī)器件，比如硅基的太陽(yáng)能電池其光電轉(zhuǎn)化效率 25 %[22]，而有機(jī)太陽(yáng)能電池才剛超過(guò) 12 %，但是近年來(lái)有機(jī)材料成為各國(guó)研
【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 張漢三;;一種新穎的半導(dǎo)體襯底材料——單片化GaAs/Si[J];半導(dǎo)體情報(bào);1987年02期

2 劉明大,李淑文,蘇世昌,張喜田,高欣;液相外延生長(zhǎng)準(zhǔn)三元InP緩沖層位錯(cuò)密度降低的研究[J];半導(dǎo)體光電;1988年01期

3 梅治華;;試談緩沖層在膠合中的應(yīng)用[J];光學(xué)工藝;1977年04期

4 劉春波;張實(shí);王龍;劉洋;劉敏;車廣波;蘇斌;徐占林;;緩沖層在有機(jī)太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用[J];化工進(jìn)展;2012年02期

5 宋淑梅;宋玉厚;楊田林;賈紹輝;辛艷青;李延輝;;同質(zhì)緩沖層對(duì)氧化銦錫薄膜特性的影響[J];人工晶體學(xué)報(bào);2013年12期

6 石增良;劉大力;閆小龍;高忠民;徐經(jīng)緯;白石英;;低溫緩沖層對(duì)氧化鋅薄膜質(zhì)量的影響[J];發(fā)光學(xué)報(bào);2008年01期

7 А.Е.Зупник;肖耀榮;;澆注互感器緩沖層最佳厚度的計(jì)算[J];變壓器;1986年04期

8 楊斌;王連杰;張平;宋淑梅;楊田林;;同質(zhì)緩沖層厚度對(duì)摻鋁氧化鋅薄膜性能的影響[J];電子元件與材料;2010年01期

9 劉祥林,汪連山,陸大成,王曉暉,汪度,林蘭英;氮化鎵緩沖層的物理性質(zhì)[J];半導(dǎo)體學(xué)報(bào);1999年08期

10 黃小麗,林實(shí),肖紀(jì)美;緩沖層的化學(xué)成分對(duì)連接強(qiáng)度的影響[J];武漢冶金科技大學(xué)學(xué)報(bào);1996年04期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 雷鳴;高分子輔助化學(xué)溶液沉積法制備涂層導(dǎo)體緩沖層長(zhǎng)帶[D];西南交通大學(xué);2012年

2 肖紹鑄;高溫超導(dǎo)涂層導(dǎo)體中雙軸織構(gòu)緩沖層的制備和研究[D];清華大學(xué);2016年

3 夏鈺東;YBCO超導(dǎo)帶材緩沖層的生長(zhǎng)控制研究[D];電子科技大學(xué);2014年

4 程飛;MoO_3作為陽(yáng)極緩沖層的聚合物太陽(yáng)能電池的研究[D];武漢大學(xué);2014年

5 李英楠;YBaCuO膜及其金屬基帶和緩沖層的制備與研究[D];東北大學(xué);2010年

6 Syed Sheraz Ahmad;[D];中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院物理研究所);2017年

7 于澤銘;新型Cu-Ni雙金屬層基帶制備及CSD技術(shù)制備LZO緩沖層[D];東北大學(xué);2008年

8 尹伊;鐵電薄膜生長(zhǎng)及器件制備工藝的研究[D];浙江大學(xué);2011年

9 王如;HVPE法制備GaN體材料的研究[D];河北工業(yè)大學(xué);2010年

10 劉曉明;InAsSb紅外光電薄膜制備和表征與單元器件研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 周恩民;PLD法Si基上BaM成膜技術(shù)研究[D];杭州電子科技大學(xué);2018年

2 李洪愛(ài);有機(jī)半導(dǎo)體光伏材料自生緩沖層的生成與研究[D];長(zhǎng)春理工大學(xué);2018年

3 于琪琪;超薄玻璃襯底上高質(zhì)量ZnO緩沖層與GaN薄膜的低溫生長(zhǎng)[D];上海師范大學(xué);2018年

4 李爭(zhēng)剛;緩沖層對(duì)PZT/GaAs異質(zhì)結(jié)的生長(zhǎng)及光伏特性的作用研究[D];電子科技大學(xué);2018年

5 吳佳楠;鋼棚洞結(jié)構(gòu)EPS-細(xì)砂復(fù)合緩沖層性能[D];西南交通大學(xué);2018年

6 王藝林;溶液加工制備高導(dǎo)電和耐彎折的無(wú)機(jī)納米晶應(yīng)用于聚合物太陽(yáng)能電池[D];南昌大學(xué);2018年

7 肖迪;碲化鎘薄膜太陽(yáng)電池背場(chǎng)緩沖層及電池制備研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2017年

8 劉靜靜;緩沖層在提高透明導(dǎo)電膜性能方面的實(shí)驗(yàn)與理論研究[D];山東大學(xué);2011年

9 王賀龍;涂層導(dǎo)體新型緩沖層制備工藝研究[D];西南交通大學(xué);2009年

10 楊圣;基于綠光有機(jī)光敏二極管緩沖層對(duì)器件特性的影響[D];西安理工大學(xué);2017年

本文編號(hào)：2861544