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《河北大学》 2013年
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功能材料的掺杂对基于P3HT/PCBM有机太阳电池性能影响的研究

姚明  
【摘要】:有机太阳能电池因其制造成本低、具柔性和可大面积制造等无可替代的优点成为光伏太阳能科研的热点。然而,要想使有机太阳能真正成为商业化的商品,其器件的光电转化效率必须取得极大地提高。本文介绍了有机太阳能电池的原理和制作方法、常用材料及器件中光致电子的转移机理,通过在活性层内掺杂金属纳米铝粒子及荧光淬灭剂,研究了掺杂物有机太阳能电池性能的影响。本文的研究结果将为以后的研究提供借鉴。主要研究工作如下: (1)本文研究了金属纳米铝颗粒的掺入对以P3HT/PCBM为活性层的有机太阳能电池性能的影响。本文比较了四个不同条件下电池所表现的性能,并对不同条件下活性层的吸收谱和粗糙程度以及电池的外量子效率进行了研究,最后得到了金属纳米铝与活性液的质量比为10%时,器件的转化效率η从2.8%提高到了3.65%。通过结果发现金属纳米铝颗粒的掺杂不但增强了活性层的吸光率,而且扩宽了活性层对光吸收的波谱范围,同时也有利于激子的产生和收集。因此,在活性层内掺杂适量的金属纳米铝颗粒就使得光子转化为电子的效率增强了,进而提高了有机光伏器件的效率。 (2)本文以有机太阳能电池中的光物理过程为基础,通过抑制荧光的方法来增多载流子转移的数目,进而提高器件的光电转化性能。本实验中,所有器件均在相同条件下制备而成,然后分别在活性层内掺杂不同剂量的二硝基苯、硝基苯以及硝基苯和二硝基苯共混物。通过分析了不同条件下器件的性能参数和外量子效率,研究荧光强度和器件性能的关系。最后,我们得到当二硝基苯在活性层内掺杂的质量分数为24%时,器件的性能最好,其效率从3.23%增大到了3.95%;当P3HT: PCBM和硝基苯按质量比为2:12时,器件的性能最好,其效率从3.23%增大到了4.53%;当P3HT: PCBM、硝基苯和二硝基苯质量比为2:12:0.24时,器件的性能最好,其效率从3.23%增大到了5.25%。
【学位授予单位】:河北大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TM914.4

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