有機(jī)太陽(yáng)能電池的性能優(yōu)化及反型器件的研究.pdf

1、隨著能源問(wèn)題的加劇，綠色無(wú)污染的太陽(yáng)能將會(huì)得到更多的關(guān)注，而有機(jī)太陽(yáng)能電池因其工藝簡(jiǎn)單、成本低、柔性、可大面積生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，受到許多研究者的青睞。本論文主要介紹了有機(jī)太陽(yáng)能電池的發(fā)展歷程、器件結(jié)構(gòu)、器件工作原理、器件制備工藝。制備了基于PB、PTT-FTQ、P3HT做給體的傳統(tǒng)正向結(jié)構(gòu)器件及基于四氧化三鈷做空穴傳輸層的反型器件，并對(duì)影響器件性能的各種因素進(jìn)行了優(yōu)化。主要研究結(jié)果如下：
　　1，制備了結(jié)構(gòu)為ITO/Hole-trans

2、porting layer/Donor:Acceptor/LiF/Al的傳統(tǒng)正向器件，并從各個(gè)角度對(duì)器件性能進(jìn)行了優(yōu)化。
　　研究了給受體質(zhì)量比、活性層厚度、退火溫度、溶劑類(lèi)型等因素對(duì)有機(jī)太陽(yáng)能電池性能的影響。以PB:PC61BM體系作為活性層，探討了上述因素與器件性能之間的關(guān)系并進(jìn)行了優(yōu)化。研究表明：不同質(zhì)量比的給受體對(duì)活性層的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)有比較大的影響，主要體現(xiàn)在太陽(yáng)能電池的開(kāi)路電壓上；不同活性層厚度主要影響光子的吸收及激子的分離

3、，這對(duì)電池的短路電流影響較大；退火溫度會(huì)影響D-A分子重新排列，這對(duì)電池的電流電壓均有較大影響；溶劑類(lèi)型主要影響活性層的表面形貌。在適宜的條件下，PB:PC61BM體系的電池效率達(dá)到1.30％。
　　研究了給受體比例及膜厚、受體類(lèi)型、添加劑等因素對(duì)有機(jī)太陽(yáng)能電池性能的影響。以PTT-FTQ:PCBM體系作為活性層，研究了上述因素與器件性能之間的關(guān)系并進(jìn)行了優(yōu)化，結(jié)果如下: PC71BM做受體時(shí)，電池的短路電流比PC61BM體系下的

4、要大得多，但是開(kāi)路電壓會(huì)稍低，這主要是PC71BM有較強(qiáng)的光譜吸收但LUMO能級(jí)較低；添加劑對(duì)調(diào)控活性層形貌影響較大。PTT-FTQ:PC71BM體系能量轉(zhuǎn)化效率達(dá)到2.78%，PC61BM體系下能量轉(zhuǎn)化效率為2.09%。
　　研究了不同種類(lèi)及膜厚的空穴傳輸層等因素對(duì)有機(jī)太陽(yáng)能電池性能的影響。以P3HT:PC61BM體系作為活性層，研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)PEDOT:PSS膜厚為30nm時(shí)，器件效率達(dá)到最大值2.86%；當(dāng)MoO3膜厚為10 n