有机光伏器件中混合活性层光学常数/厚度模拟以及应用

摘要

有机光伏器件因其生产成本低、原材料的种类众多且容易修饰、可集成在柔性衬底上、应用广泛、器件结构简单、可实现半透明器件等优点而倍受关注。当前学术界的研究宗旨便是提高有机光伏器件效率以及稳定性，以达到可商业化应用于光伏发电产业领域的目的。
　　本论文针对小分子有机光伏器件混合活性层的光学常数以及厚度进行研究，并且对器件进行光学模拟，旨在提高器件性能。论文主要研究内容分为两个方面：
　　第一，我们以酞青铜（CuPc）和富勒烯（C60）的混合薄膜为例，提出了一种简单，方便和价格低廉的方法用于确定混合薄膜的光学常数和厚度的方法。该方法将纯材料的Cody-Lorentz振子引入到对应材料的混合薄膜中，作为混合薄膜振子峰位的初始搜索范围。这样，色散模型中未知参数的范围可以被有效的减少，模型的效率和准确性都得以提高。不同比例的混合薄膜的透射光谱拟合都得到优秀的拟合结果，并且计算所得的消光系数和厚度和理论值非常吻合，误差在5％以内。
　　第二，我们对以CuPc:C60为混合活性层的小分子有机光伏电池的光电场分布以及活性层内激子数进行了模拟。基于第一部分计算所得的混合薄膜的折射率和消光系数，计算归一化场强与激子数等有机光伏器件光学特性参数。然后，根据材料吸收光谱分析，选择对于最大吸收波长为基本器件结构的优化波长，CuPc:C60混合层和C60受体层进行了厚度的优化。另外，比较了平面异质结与体异质结，活性层不同混合比例下器件的光电场分布。最后，根据活性层内的激子数计算出活性层的最佳厚度。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1研究背景和意义

1.2有机光伏器件概述

1.3有机光伏器件理论研究意义

1.4本论文的主要工作

第二章 薄膜光学模型和优化算法

2.1引言

2.2薄膜光学常数测定的常用方法

2.3薄膜光学常用的色散模型

2.4全局优化算法

2.5本章小结

第三章 有机光伏器件混合活性层光学常数和厚度模拟

3.1引言

3.2基本原理

3.3实验和测量

3.4结果分析和讨论

3.5本章小结

第四章 有机光伏器件光场特性和性能模拟

4.1引言

4.2有机光伏器件光场理论模型

4.3有机太阳能电池基本结构

4.4有机太阳能电池光电场分布曲线

4.5有机太阳能电池活性层内激子总数研究

4.6本章小结

第五章 总结与展望

6.1总结

6.2创新点

6.3展望

参考文献

附录1攻读硕士学位期间撰写的论文

附录2攻读硕士学位期间参加的科研项目

致谢