三元系统及多层共掺杂聚合物太阳能电池研究

摘要

本论文基于一种新型的无ITO倒置聚合物太阳能电池结构，对双三项系统和共轭聚合物掺杂自沉积作用做了系统的研究。
　　首先，将ICBA掺杂到PTB7:PCBM[70]形成的三元溶质系统，由于可以额外提供一条从PTB7到PCBM[70]和ICBA富勒烯受体的电子通路，进而优化了活性层内部能级结构。此外，通过三元溶剂共混，获得更好的薄膜纳米结构形貌，有效提高了电子空穴分离能力。通过上述优化，最终实现光电转换效率为7.65％的无ITO倒置聚合物太阳能电池，这是目前报道为止，以PEDOT:PSS作为顶发射电极电池最高效率之一。该器件结构与卷对卷低成本大面积生产工艺技术相当匹配。
　　其次，我们提出了一种简单的多层膜制备技术，将共轭聚合物PFN掺杂到活性层PTB7:PCBM[70]中，通过溶液的自组织实现了分层，这对简化工艺流程和提高电池器件效率的非常重要。通过表面能分析、阻抗谱分析内建电势、电荷转移态能级分析、原子力显微镜和断面扫描电镜等表征手段，验证了PFN共轭聚合物基团的自沉积效用。并且制作了PEDOT：PSS作为顶电极的无ITO倒置结构，验证了此种技术的普适性。

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第一章 绪论

1.1聚合物太阳能电池的发展与现状

1.2 聚合物太阳能电池的工作机理

1.3 聚合物太阳能电池的表征参数

1.4 聚合物太阳能电池的器件结构

1.5聚合物太阳能电池主要研究问题

1.5.1 活性层材料设计

1.5.2活性层形貌控制

1.5.3界面层的使用

1.5.4 其他问题

参考文献

第二章 双三元系统提高无ITO倒置聚合物太阳能电池效率

2.1 引言

2.2 IFISCs器件设计和制备

2.2.1 器件结构

2.2.2器件制备及测试

2.2.3 实验准备

2.3 实验结果分析

2.3.1 双三元系统的最优比例

2.3.2 双三元系统的IFISCs光电特性描述和有ITO器件的验证

2.3.3 活性层形貌改善

2.3.4 内部能级结构的改善

2.3.5 P3HT聚合物验证双三元系统的普遍性

2.4 小结

参考文献

第三章 共轭聚合物的自沉积效用研究

3.1 引言

3.2 实验设计和器件制备

3.2.1实验准备

3.2.2 器件制备

3.3 实验结果分析

3.3.1 器件光电性能

3.3.2 接触角和表面能测量

3.3.3 内建电势的测量

3.3.4 CT态能级的测量

3.3.4 光学模拟

3.3.4 薄膜表面和器件断面形貌

3.4小结

参考文献

第四章 总结与展望

硕士期间的科研成果

致谢