活性层形貌对PTB7:PC71BM聚合物太阳能电池性能影响的研究

摘要

能源紧缺和环境恶化等问题已经成为人类生存和发展所面临的重要问题，聚合物体异质结有机太阳能电池由于具有成本低、绿色环保等优点受到越来越多的关注。本论文选用PTB7∶PC71BM作为活性层材料，制备了一系列聚合物太阳能电池器件。通过添加剂DIO和甲醇冲洗共同作用、双添加剂两种处理手段，研究了活性层形貌对聚合物太阳能电池的影响。
　　首先，针对PTB7∶PC71BM体异质结聚合物太阳能电池，我们探索了DIO和甲醇处理对基于以材料PTB7∶ PC71BM作为活性层，CB作为主体溶剂的聚合物太阳能电池性能的影响。制备了一系列不含添加剂DIO、含添加剂DIO、使用甲醇分别处理活性层的聚合物太阳能电池器件。探索了甲醇处理不同时间间隔、不同甲醇处理次数对于器件性能的影响。相比于不含添加剂的基础器件，当使用3 vol％DIO作为添加剂，活性层薄膜甩膜15min后用甲醇处理，得到的聚合物太阳能电池的光电转换效率最高。研究表明甲醇处理并不会增加活性层薄膜的吸收，聚合物太阳能电池器件性能的提升主要是由于甲醇处理能优化改善活性层的形貌，使薄膜表面变平整，在体异质结中形成更好的网络互穿结构所导致的。
　　随后，研究了双添加剂PS、DIO对PTB7∶PC71BM太阳能电池机器性能的影响。制备了一系列不含添加剂、单添加剂、双添加剂的聚合物太阳能电池器件。相比于不添加添加剂的基础器件，双添加剂器件的光伏性能得到了很大的提升。添加双添加剂，增加了器件活性层薄膜的吸收，改善了电荷传输与收集，进而提高了短路电流与填充因子，使器件性能得到了极大的提升。

目录

声明

致谢

摘要

序

1 引言

1．1 有机太阳能电池的研究背景

1．2 有机太阳能电池的基本原理

1．3 有机太阳能电池的基本材料

1．3．1 给体材料

1．3．2 受体材料

1．3．3 电极材料

1．3．4 修饰材料

1．4 有机太阳能电池的基本结构

1．4．1 反型结构

1．4．2 叠层结构

1．5 有机太阳能电池的性能参数

1．5．1 开路电压(VOC)

1．5．2 短路电流密度(JSC)

1．5．3 填充因子(FF)

1．6 小结

2 DIO和甲醇处理对PTB7：PC71BM器件性能影响的研究

2．1 引言

2．2 实验细节

2．2．1 器件制备

2．2．2 实验表征

2．3 实验结果与讨论

2．3．1 光伏特性

2．3．2 吸收光谱

2．3．3 活性层形貌

2．4 本章小结

3 双添加剂对PTB7：PC71BM器件性能影响的研究

3．1 引言

3．2 实验细节

3．2．1 器件制备

3．2．2 实验表征

3．3 实验结果与讨论

3．3．1 光伏特性

3．3．2 吸收光谱

3．3．3 活性层形貌

3．3．4 载流子迁移率

3．4 本章小结

4 结论

参考文献

作者简历

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