收藏本站
《河北大学》 2015年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

利用飞秒瞬态时间分辨率吸收光谱对有机太阳能电池的光电转化机理研究

蔡佳林  
【摘要】:随着超短脉冲激光技术的日益趋于成熟,瞬态时间分辨率光谱技术得到快速发展。该技术主要用于测量物质在激光激发后产生的瞬态物种(激发态、自由基碎片等)的性质,使得其在物理和化学领域得到了广泛应用。太阳能作为一种清洁、可再生能源一直以来广泛受到人们的关注。有机太阳能电池因其低成本、质量轻、可制备在柔性衬底上等优点,已成为太阳能应用领域的研究热点。然而对于有机太阳能电池来说,电池中激子的产生、扩散、复合以及电极对载流子的收集等因素的影响,导致其与传统的无机太阳能电池相比能量转换效率(PCE)偏低。这成为了阻碍有机聚合物太阳能电池大规模商业生产的重要因素。因此,如何提高有机太阳能电池的光电转换效率成为当前有机太阳能电池领域的关键问题。本文围绕聚3-己基噻吩:富勒烯(P3HT:PCBM)的混合物薄膜使用飞秒瞬态时间分辨率吸收光谱展开研究,主要研究了电池中激子的解离,极化子的形成过程和使用荧光抑制剂对电池中激子解离和激化子形成的影响。主要研究内容及结论如下:(1)将poly(3-hexylthiophene)(P3HT)作为给体材料,使用飞秒瞬态时间分辨率吸收光谱对纯P3HT混合薄膜测试。结果表明:当P3HT吸收泵浦激光(400nm)后跃迁到激发态S4,形成单态激子(处于S4的单态激子的寿命T=2652.4fs)。同时得到这些激子通过非辐射跃迁(热弛豫)和辐射跃迁(荧光)衰减回基态的半衰期T=4394.89fs。(2)在P3HT中加入[6,6]-phenyl-C71-butyric acid methyl ester(PCBM),研究在混合薄膜中激子(P3HT*)的解离和极化子(P3HT+PCBM-)过程。结果表明,当加入PCBM后会形成CT(电荷传输)态,单态激子可以快速注入CT态从而增加激子的衰减途径(快过程T1=632.8fs,慢过程T2=2706.7fs),减少激子直接衰减回基态的数量。另外由于薄膜中PCBM和P3HT并不是均匀混合的,其薄膜中会出现P3HT结晶区、非结晶P3HT与结晶PCBM混合区、PCBM结晶区。正是因为这种形貌结构使得单态激子(P3HT*)的解离分为快过程(半衰期T为877.6fs)和慢过程(半衰期T为124661fs)。1)其中快过程是因为混合区P3HT吸收光后形成的激子无需迁移就可以直接在P3HT/PCBM接触面发生解离形成极化子。2)慢过程则是因为P3HT结晶区的P3HT吸收光后形成的激子需要先通过激子迁移到P3HT/PCBM接触面才能形成极化子(P3HT+PCBM-)。(3)研究荧光抑制剂1溴-4硝基苯(1-Bromo-4-Nitrobenzene)对以poly(3-hexylthiophene)(P3HT)为电子给体材料,[6,6]-phenyl C60-butyric acid methyl eater(PC60BM)为电子受体材料制备混合薄膜的影响。结果表明,在P3HT/PC60BM中加入1溴-4硝基苯后可以加快混合薄膜中激子注入CT态的速度(注入时间T从632.8fs减少到543.2fs)和其解离速度(特别是对激子解离的快过程(解离时间T从877.6fs减小到743.1fs))从而进一步抑制激子通过辐射荧光而引起的衰减,使更多的激子可以解离成极化子,从而提高电池光电转化效率。
【学位授予单位】:河北大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TM914.4;O433

手机知网App
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 王彦涛,韦玮,刘俊峰,张辉;聚合物本体异质结型太阳能电池研究进展[J];高分子通报;2004年06期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 高炳荣;有机小分子和共轭聚合物光电特性的超快光谱研究[D];吉林大学;2011年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 于凌春;刘贵忠;张乃琴;;X射线和荧光照射对三叶草叶片超微弱发光的影响比较研究[J];安徽农业科学;2008年17期
2 李彦荣;常瑛;魏玉杰;雒淑珍;张梅秀;;克服弱光寡照障碍的技术研究[J];安徽农业科学;2010年02期
3 赵文甲;司晶星;;有机太阳能电池研究近况[J];保定学院学报;2009年04期
4 陆惠华,龚祖埙,曹天钦;刺槐花叶病毒完整粒体的体外翻译和外壳蛋白构象的改变[J];病毒学报;1991年03期
5 刘志容;张光伦;冯绍玉;刘伟;冯绍惠;叶伟平;;不同海拔高度光质分布与金冠苹果果实品质的相关性研究[J];北方园艺;2009年07期
6 韩百泉;论芳香族化合物的光氧化反应[J];滨州师专学报;1995年02期
7 陈晓光;氧对植物的胁迫[J];川北教育学院学报;1996年02期
8 董惠泉,杨琦华;光硬化树脂电解质湿度传感器[J];传感器技术;1984年S1期
9 毛立群,杨建军,郭泉辉,李庆霖,张治军;活性艳红X-3B水溶液的光化学与光催化协同脱色反应[J];催化学报;2001年02期
10 戚文萃;金咸枞;;能量传递与有机光化学反应的敏化[J];武测科技;1987年04期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 崔小虹;;将引导学生的专业兴趣融入专业课程的教学过程[A];2006-2010年教育部高等学校光电信息科学与工程专业教学指导分委员会及协作委员会2010年全体会议论文集[C];2010年
2 牟同升;李莉;虞建栋;;LED在人居光环境应用中所面临的挑战与机遇[A];中国照明论坛——绿色照明与照明节能科技研讨会专题报告文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李瑛;延迟荧光信息处理技术在植物光合及逆境生理检测中的应用[D];大连海事大学;2010年
2 慈成刚;叠氮化氰和几种羰基化合物光解离机理的理论研究[D];吉林大学;2011年
3 徐斌;微波辐射对小麦胚芽的稳定化作用机制及其应用研究[D];江苏大学;2011年
4 李泽;微波光子信号处理中若干关键问题的研究[D];浙江大学;2012年
5 张竞辉;离子成像方法研究光解离和光电离[D];中国科学院研究生院(大连化学物理研究所);2002年
6 罗文新;多管水母的发光系统——绿色荧光蛋白的改造及其初步应用研究[D];厦门大学;2002年
7 刘晓然;弱激光血管内照射疗法的物理机理与临床应用研究[D];南京理工大学;2001年
8 高淑梅;可见光诱导血液荧光光谱研究[D];南京理工大学;2002年
9 孙世国;铼、钌联吡啶光敏染料的研究[D];大连理工大学;2003年
10 陈文利;生物光子学技术在水稻种子活力和植物应激反应中的应用研究[D];华南师范大学;2002年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 成精折;放大自发辐射对调Q固体激光器性能的影响研究[D];西安电子科技大学;2011年
2 梁晔;工业大行程测距系统的设计[D];北方工业大学;2011年
3 韩桂芝;基于新活性材料的有机聚合物太阳能电池的研究[D];北京交通大学;2011年
4 刘雪松;有机晶体荧光检测和荧光光谱特性的研究[D];吉林大学;2011年
5 王勇;聚合物太阳能电池的机理及实验研究[D];北京交通大学;2011年
6 赵金霞;含侧链吸附基团的光敏染料在染料敏化太阳能电池中的应用[D];大连理工大学;2011年
7 朱思祁;基模动态热稳定447nm蓝光激光器研究[D];暨南大学;2011年
8 吴彦霖;水中4-特辛基酚的光致降解研究[D];复旦大学;2011年
9 滕雪雷;基因突变的菌视紫红质聚合膜的光学非线性及在全息存储等方面的应用研究[D];复旦大学;2010年
10 孙娜;阳离子光引发剂二芳基碘鎓盐的合成与研究[D];长春理工大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前4条
1 封伟,韦玮,朱长纯;高分子p-n异质结太阳电池的研究[J];功能材料与器件学报;1998年03期
2 封伟,韦玮,曹猛,吴洪才;CuPc-G-PAn/Perylenes异质结太阳电池性能研究[J];太阳能学报;2000年04期
3 封伟,易文辉,徐友龙,连彦青,王晓工,吉野胜美;聚苯胺-碳纳米管复合体的制备及其光响应[J];物理学报;2003年05期
4 黄红敏,贺庆国,蔺洪振,王文龙,翟锦,杨俊林,彭权刚,朱道本,白凤莲;有机半导体光伏打电池——共轭聚合物及其与C_(60)的复合体系[J];物理;2003年01期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 李昱鹏;CN-PPV体系的光化学与光物理性质研究[D];吉林大学;2008年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 严肃;有机太阳能电池即将产业化[J];中南民族大学学报(自然科学版);2002年04期
2 李炳田,任斌,黄河;有机太阳能电池研究进展[J];中山大学学报(自然科学版);2003年S1期
3 G.Dennler,N.S.Sariciftci;共轭聚合体有机太阳能电池:从基础研究到发展现状(英文)[J];光散射学报;2005年03期
4 张剑锋;;有机太阳能电池的研究进展[J];合肥学院学报(自然科学版);2009年04期
5 ;美评估有机太阳能电池对环境的影响[J];人工晶体学报;2010年05期
6 ;加拿大国家研究理事会研究开发有机太阳能电池[J];中国科技信息;2011年14期
7 杨学良;邓金祥;;有机太阳能电池的研究进展[J];物理;2012年10期
8 ;福建物构所有机太阳能电池材料和器件研究获新进展[J];人工晶体学报;2014年04期
9 代丽;;半月科技要闻[J];科技导报;2007年15期
10 顾锦华;钟志有;何翔;孙奉娄;陈首部;;有机太阳能电池内部串并联电阻对器件光伏性能的影响[J];中南民族大学学报(自然科学版);2009年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 范斌;田清勇;白华;;可溶性小分子有机太阳能电池[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年
2 陳隆建;陳正強;李宜璇;;可挠式有机太阳能电池之发展技术[A];海峡两岸第十六届照明科技与营销研讨会专题报告暨论文集[C];2009年
3 刘艳;曾庆华;张宪玺;姜建壮;;卟啉、酞菁类有机太阳能电池材料的研究进展[A];中国化学会第二十五届学术年会论文摘要集(下册)[C];2006年
4 陈涛;仰志斌;彭慧胜;;基于碳纳米管纤维的有机太阳能电池[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年
5 仰志斌;陈涛;何瑞旋;彭慧胜;;基于取向碳纳米管膜的柔性有机太阳能电池[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年
6 张坚;杨栋;周玲玉;陈令成;赵斌;李灿;;化学改性氧化石墨烯作为有机太阳能电池空穴传输层[A];2012年两岸三地高分子液晶态与超分子有序结构学术研讨会(暨第十二届全国高分子液晶态与超分子有序结构学术论文报告)会议论文集[C];2012年
7 赵仪;;有机太阳能电池中的相干电荷和能量转移[A];第十三届全国化学动力学会议报告摘要集[C];2013年
8 唐卫华;海杰峰;朱恩伟;卞临沂;;有机太阳能电池用的二维窄带隙聚合物研究[A];2013年全国高分子学术论文报告会论文摘要集——主题G:光电功能高分子[C];2013年
9 易院平;韩广超;沈星星;;有机太阳能电池电子过程的理论模拟[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第17分会:光电功能器件[C];2014年
10 马廷丽;;柔性及叠层薄膜有机太阳能电池研究[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第7分册)[C];2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 顾钢;德支持企业开发有机太阳能电池[N];科技日报;2007年
2 记者 毛黎;美评估有机太阳能电池对环境的影响[N];科技日报;2010年
3 本报驻美国记者 田学科;突破有机太阳能电池技术瓶颈[N];科技日报;2012年
4 刘霞;控制电子自旋可提高有机太阳能电池的效率[N];科技日报;2013年
5 记者 邰举;叠层型有机太阳能电池接近商用[N];科技日报;2007年
6 蔡佳;美国研发可拉伸有机太阳能电池[N];中国建材报;2011年
7 华凌;小分子有机太阳能电池增效50%[N];科技日报;2013年
8 本版编辑张浩 郑晓春 邓国庆 毛黎 何屹 顾钢 何永晋;2007年世界科技发展回顾(七)[N];科技日报;2008年
9 记者 马悍德;青海有机太阳能电池研发获重大进展[N];科技日报;2014年
10 记者 贾明;青海有机太阳能电池研发取得重大进展[N];青海日报;2014年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 于伟利;电沉积制备聚噻吩有序微结构及有机太阳能电池[D];吉林大学;2009年
2 乔芬;基于聚合物的有机太阳能电池的研制与表征[D];大连理工大学;2010年
3 陈向东;有机太阳能电池中的光物理过程研究[D];合肥工业大学;2010年
4 马朝柱;有机太阳能电池电学模型与数值研究[D];兰州大学;2011年
5 陈丽佳;有机太阳能电池界面过程的研究[D];西南大学;2014年
6 杨倩倩;可溶性小分子方酸菁有机太阳能电池的制备及其性能研究[D];北京交通大学;2015年
7 黄江;有机太阳能电池的电荷转移态等效电路和多重电荷分离界面研究[D];电子科技大学;2012年
8 晋芳铭;有机太阳能电池结构设计与性能改善研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2015年
9 李平;有机太阳能电池界面修饰和界面过程的研究[D];西南大学;2015年
10 王艳辉;基于微结构提高有机电致发光器件和有机太阳能电池性能的研究[D];吉林大学;2015年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 史绍华;有机太阳能电池中电极修饰的研究[D];大连理工大学;2012年
2 范学东;基于三元体系混合物有机太阳能电池的研究[D];北京交通大学;2010年
3 周子游;银纳米颗粒表面等离子体增强有机太阳能电池研究[D];中南大学;2010年
4 乔琳芳;利用纳米材料的光学特性提高有机太阳能电池效率的研究[D];浙江大学;2011年
5 刘峰;体异质结有机太阳能电池光电性能的研究[D];电子科技大学;2011年
6 苏梦蟾;聚合物有机太阳能电池器件的研究[D];北京交通大学;2007年
7 邢宏伟;有机太阳能电池的数值研究[D];兰州大学;2008年
8 景广华;有机太阳能电池制作和特性研究[D];河南师范大学;2011年
9 何培;基于溶液法的无铟有机太阳能电池研究[D];上海交通大学;2012年
10 杨汀;基于酞菁类金属配合物的有机太阳能电池研究[D];兰州大学;2012年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026