有机小分子光伏器件工艺优化及微观形貌的研究

发布时间：2024-02-24 00:22

　　有机光电材料是指富含碳原子、具有大π共轭体系,因此可通过光生伏打效应将太阳能转换为电能的有机材料。根据分子量的不同,可以将有机光电材料分为聚合物和小分子材料。有机小分子材料因具有制备成本低、易于提纯和合成、能级调节方便和工艺具有良好的可重复性等优势,一直受到光伏电池领域研究人员的广泛关注。现阶段,有机小分子太阳电池的重点研究方向是通过大幅提高所制备有机小分子材料的一致性,使有机小分子太阳电池效率能具备商业化应用前景,进而成为具备一定应用优势的新一代光伏电池器件。目前,提高有机小分子太阳能电池效率面临的主要问题为:因小分子更易于结晶,形成过度尺寸的给受体区域,引起活性层微观形貌的调控十分困难,从而导致电池的短路电流密度J_SC和填充因子FF均降低。近5年来,基于可溶液处理的小分子光伏器件研究发展迅速,特别是这种制备方法中,引入的热退火(TA)、溶剂退火(SVA)及热处理和溶剂处理相结合(TSA)等技术,可以在很大程度上有效控制小分子有机太阳能电池活性层微观形貌。本文工作中对于有机光伏器件的形貌优化应用了以上列举的先进技术制备工艺,并对比了不同器优化工艺下器件性能的差异...

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1.有机太阳能电池的优点及应用前景

圃旃ひ盏牡?池，例如碲化镉、铜铟硒化物、铜铟镓化物、砷化镓电池，这类电池的优点是对热不敏感，抗辐射光照能力强、对光的吸收利用率高，缺点是其原材料的有毒性（例如：CdTe中镉是一种剧毒物质，它在环境中的积累有悖于环境友好的光伏发电的初衷），还不能作为理想的太阳能电池的一种替代产品[....

图1-2.OPV器件结构：（a）双层结构，（b）本体异质结结构

谢??阋熘式?结构，即以有机半导体材料酞菁衍生物作为p型半导体材料，四羧基苝衍生物作为n型半导体材料，如图1-2（a）所示。由于这种结构的电池激子解离率受到激子扩散长度（一般是5~10nm）短的影响，即激子解离过程发生在给体和受体的界面处，只有当扩散长度小于激子扩散长度的激子才可....

图1-3.DRCNnT系列小分子给体材料结构式

渤海大学硕士学位论文7称的分子有着更大的偶极矩变化，这样的变化有利于降低激子的结合能，有利于激子的解离和电荷的分离，从而提高器件的短路电流密度。通过TEM测试发现中心对称的DRCN4/6/8T与PC71BM有着更大的相分离程度，不利于电荷在给受体界面处的分离。因此得出结论，分子的....

图2-1.有机太阳能电池光电转换基本过程

有机小分子光伏器件工艺优化及微观形貌的研究122有机太阳能电池工作原理、制备工艺及性能表征2.1有机太阳能电池光电转换原理经典的有机太阳能电池一般由给体材料（p型半导体）和受体材料（n型半导体）混溶作为活性层。有机电池光电转换基本过程如图（2-1）所示。当太阳光从：玻璃/ITO（....

本文编号：3908217