体异质结有机太阳能电池光电性能的研究

摘要

随着工业的发展和科技的进步，人们的生活变得越来越好，但是却加速了地球上不可再生能源（煤、石油、天然气）的急剧减少，所以人们急需找到一种可再生、绿色能源来代替不可再生能源，于是便出现了许多新能源，如太阳能、风能、核能等。其中，太阳能取之不尽用之不竭，所以近年来太阳能电池成为人们研究的重点。
　　太阳能电池按材料分为无机和有机太阳能电池。无机太阳能电池发展的已经比较成熟，实现量产了，效率也比较高，但是无机太阳能电池有成本太高，生产工艺复杂等缺点，所以人们开始研究有机太阳能电池。有机太阳能电池有许多优点，比如材料来源广泛、成本低等。有机太阳能电池按材料有分为有机小分子和聚合物电池，而其中聚合物太阳能电池成为该领域的研究热点之一。
　　本论文针对聚合物体异质结太阳能电池的机理及实验进行了较为深入的探索，旨在提高器件能量转换效率。
　　主要研究内容包括：
　　1．从聚合物体异质结太阳能电池器件结构优化入手，在研究电池能量转换过程以及损耗机理的基础上，制备了基于活性层MEH-PPV:PCBM的聚合物体异质结太阳能电池，找到了活性层给体和受体的最佳混合比例以及成膜溶剂；
　　2．研究了增加阳极修饰层PEDOT:PSS对聚合物体异质结太阳能电池性能的影响。
　　3．研究了基于氧化镁（MgO）材料构成的结构作为阴极修饰层对聚合物体异质结太阳能电池性能的影响。
　　研究表明，
　　1．太阳能电池活性层中的给体与受体材料比例的不同，会直接影响给体相和受体相的分离状况，从而影响电池的短路电流密度和能量转换效率，找到最优化比例为1:4，得到最优效率为2.758％；
　　2．选择不同溶剂成膜制备的聚合物太阳能电池，制备出的器件性能参数大不相同，实验表明使用氯苯作为成膜溶剂的器件性能明显好于使用甲苯或者1,2-二氯苯的器件；
　　3．PEDOT:PSS作为阳极修饰层，可以有效的提高电池性能，但是会阻挡太阳光，减小吸收系数；
　　4．通过借鉴有机电致发光（OLED）上的研究，引入的 MgO可以作为有机太阳能电池（OPV）的阴极修饰，BCP和MgO构成的势垒结构的透射系数高达0.989，可以有效的阻挡空穴，同时使电子可以被阴极收集。

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 研究背景和意义

1.3 有机聚合物太阳能电池优点

1.4 本论文的主要工作

第二章 有机太阳能电池的基本原理与结构

2.1 引言

2.2 有机太阳能电池的工作原理及特性

2.3 有机太阳能电池的器件结构

2.4 有机太阳能电池效率低下的原因

2.5 本章小结

第三章 有机太阳能电池的制备工艺与测试系统

3.1 前言

3.2 有机太阳能电池的制备流程

3.3 有机太阳能电池的制备仪器

3.4 有机太阳能电池的测试系统

3.5 本章小结

第四章 基于PCBM体异质结有机太阳能电池的研究

4.1 引言

4.2 所用材料

4.3 MEH-PPV:PCBM体异质结有机太阳能电池的研究

4.4 小结

第五章 MgO作为有机太阳能电池阴极修饰层的研究

5.1 引言

5.2 单层MgO作为阴极修饰层的研究

5.3 有限深对称方势阱作为阴极修饰层的研究

5.4 小结

第六章 结论和展望

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果