基于聚噻吩及富勒烯衍生物材料有機(jī)太陽(yáng)能電池光電性能研究.pdf

1、隨著社會(huì)發(fā)展，能源問(wèn)題日益突出，開(kāi)發(fā)利用新的可再生潔凈能源已成為世界各國(guó)關(guān)注的焦點(diǎn)問(wèn)題之一。其中，太陽(yáng)能以其潔凈無(wú)污染等特點(diǎn)受到各國(guó)科學(xué)家和政府的青睞，合理地開(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)能資源對(duì)緩解能源壓力有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。有機(jī)太陽(yáng)能電池以其可大面積制作、工藝簡(jiǎn)單、廉價(jià)、柔性等優(yōu)點(diǎn)近年來(lái)得到了很好的發(fā)展。
　　本論文主要以P3HT∶PCBM和P3HT∶ICBA作為活性層的電子給體和受體材料，針對(duì)電場(chǎng)調(diào)控體異質(zhì)結(jié)內(nèi)部分子排布，電極形狀變化，以及有

2、序性液晶分子摻雜等，產(chǎn)生電場(chǎng)對(duì)有機(jī)太陽(yáng)能電池性能的影響進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。論文主要從這三個(gè)方面進(jìn)行了討論。
　　首先，以P3HT∶PCBM為活性層，對(duì)其添加垂直的外加電場(chǎng)，討論了外電場(chǎng)對(duì)電池器件的影響。結(jié)果表明，在外電場(chǎng)的作用下，活性層分子內(nèi)部極性分子得到較高程度的有序排列，聚合物太陽(yáng)能電池器件的短路電流有了一定的提高，能量轉(zhuǎn)換效率也有所提升。同時(shí)也討論了外電場(chǎng)對(duì)器件薄膜的影響，并利用活性層材料鐵電性，對(duì)這一現(xiàn)象進(jìn)行解釋。
　　

3、其次，制作了相同面積、不同形狀的太陽(yáng)能電池電極，針對(duì)電極的形狀對(duì)器件性能參數(shù)的影響進(jìn)行了研究。開(kāi)路電壓、短路電流密度、填充因子和能量轉(zhuǎn)換效率。曲率較大的電極產(chǎn)生的不均勻電場(chǎng)將更容易引起載流子復(fù)合，在一定程度上也影響了器件效率。
　　最后，在活性層P3HT∶ICBA中摻雜膽甾液晶氯化膽甾醇，從微觀分子排布和宏觀器件性能對(duì)電池各方面特性進(jìn)行了討論，結(jié)果表明，參雜液晶將更有利于器件電池性能的提高，并從活性層內(nèi)部分子排布、薄膜形貌以及光學(xué)

4、特性等方面進(jìn)行了深入討論。
　　本研究從有機(jī)太陽(yáng)能電池器件的工作原理出發(fā)，研究了電池中電場(chǎng)分布對(duì)其性能的影響，圓形電極對(duì)應(yīng)的電池器件具有較好的器件性能，相反，曲率較大和有尖角的電極對(duì)應(yīng)的電池則光電性能較差，相比之下，最優(yōu)的圓形電極器件比三角形器件能量轉(zhuǎn)換效率提高了19％。同時(shí)，當(dāng)外加電場(chǎng)方向與電池正極指向負(fù)極方向相同時(shí)，聚合物太陽(yáng)能電池的短路電流密度有所提高，從未加電場(chǎng)時(shí)的7.2mA/cm2提高到了8.0 mA/cm2，能量轉(zhuǎn)換效