体异质结有机太阳能电池溶剂、掺杂性能研究

摘要

能源问题已经成为21世纪急需解决的难题，太阳能因其取之不竭、用之不尽的特性备受各国的关注，太阳能电池是将太阳能转化为电能的有效途径，聚合物太阳能电池又因其易于大面积生产、可制作在柔性基底上、器件制作工艺简单、成本低廉、还可以调整材料带隙、生产过程无污染等优势而成为当今研究的热点。研究如何提高聚合物体异质结太阳能电池效率是太阳能电池实用化的重点，本文针对如何提高太阳能电池效率进行了深入的研究。提高有机太阳能电池的短路电流和开路电压是有效提升太阳能电池的有效方法，本论文基于成熟的结构ITO/PEDOT:PSS/MEH-PPV:PCBM/Bphen(10nm)/Ag和材料展开研究，实验中使用2种不同的方法来提升器件的短路电流从而达到提升器件效率目的，其一为使用添加剂DIO的方法，其二使用高空穴迁移率材料掺杂的方法。
　　本研究主要内容包括：⑴使用DIO作为添加剂，基于MEH-PPV:PCBM结构做对比实验，研究其对太阳能电池性能的影响。然后，使用不同浓度DIO进行多次对比实验，最终得到相对较好的DIO浓度。使用添加剂DIO，DIO的相对较好浓度比例为20 mg/ml，器件开路电压VOC为0.65 V，短路电流JSC为8.74mA/cm2，填充因子FF为43％，效率PCE为2.44%。相比使用DIO后短路电流提升了54.9%，效率PCE提升了55.4%。⑵使用NPB掺杂MEH-PPV:PCBM结构活性层，研究其对器件效率的影响。在掺杂NPB后能提高器件效率的前提下，使用不同比例的NPB进行掺杂进行多次实验，最终的到较好的掺杂比例。使用NPB掺杂活性层，NPB的相对较好掺杂浓度为15%，器件开路电压VOC为0.72 V，短路电流JSC为10.3 mA/cm2，填充因子FF为38%，效率PCE为2.79%优化掺杂比例使用NPB后，开路电压提升了5.8%，短路电流提升了33.4%，效率PCE提升了50.0%。⑶结合1和2得到的相对较好DIO浓度和较好NPB掺杂比例，进行实验，得到优异的器件效率。使用添加加DIO浓度为20 mg/ml，同时使用NPB掺杂比例为15%制作器件，最终得到开路电压VOC为0.74 V，短路电流JSC为10.84 mA/cm2，填充因子FF为38%，效率PCE为3.07%。短路电流提高了48.8%，效率PCE提高了73.4%。

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第一章 绪论

1.1引言

1.2 研究背景和意义

1.3有机体异质结太阳能电池的优点

1.4 本论文的主要工作和特色

第二章 有机体异质结太阳能电池的基本原理

2.1 引言

2.2 有机太阳能电池的工作原理及特性

2.3 有机太阳能电池结构

2.4 有机太阳能电池常用材料

2.5 有机太阳能电池等效电路

2.6 有机体异质结的太阳能电池机理

第三章 有机体异质结太阳能电池的制备工艺与测试系统

3.1 实验设备

3.2器件的制备

3.3测试

第四章 溶剂添加剂对有机体异质结太阳能电池的影响研究

4.1 引言

4.2 溶剂对器件效率的影响研究

4.3 DIO对器件效率影响研究

4.4 DIO浓度优化研究

4.5 小结

第五章 高空穴迁移率掺杂对有机太阳能电池的影响研究

5.1引言

5.2 NPB掺杂对器件性能影响的研究

5.3NPB掺杂比例优化研究

5.4 同时使用DIO和NPB优化器件研究

5.5 小结

第六章 结论和展望

6.1 实验结论

6.2 实验展望

致谢

参考文献

硕士在学期间的研究成果