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有机聚合物体异质结太阳能电池:分子结构,表面形貌与新型器件结构

周印华  
【摘要】: 有机聚合物太阳能电池,具有材料来源广泛、重量轻、制备工艺简单、可大面积成膜、柔性等优点而成为人们近年来关注的热点。本论文围绕有机聚合物体异质结太阳能电池开展研究工作,主要内容及结论如下: 1.绪论部分综述了有机聚合物体异质结太阳能电池的结构组成、工作原理、重要发展过程、表征参数与仪器、性能影响因素等,及近年来人们在有机聚合物电池材料、器件物理与工艺、新型器件结构设计等方面的研究工作。 2.分别以一类新型给受体分子和一类新的星型齐聚噻吩作为给体,PCBM为受体,制备体异质结太阳能电池。给受体分子中,强的吸电子基元或强的给电子基元的引入能提高器件的性能;星型分子随着代数的增加,共轭程度增加,成膜能力提高,器件的性能随之提高。 3.以MEH-PPV为给体,苝二酰亚胺衍生物为受体,通过对复合膜进行热退火处理和使用不同成膜溶剂(氯仿和氯苯)成膜,来调控复合膜的两相结构。并基于这些复合膜制备了光伏器件,结果表明,聚集态的苝二酰亚胺衍生物在低电场下能够更有效地产生光电流。 4.以高电导率的PEDOT:PSS替代ITO作阳极,在聚酯衬底上制备了PCE达2.2%的柔性有机聚合物体异质结太阳能电池;为了增加有效地吸收入射光,以此聚合物电极、聚酯衬底的聚合物电池,构筑了较大面积的V型和W型结构的太阳能电池,当V型和W型电池的夹角为30o时,器件的PCE比平面时提高约60%。 5.以高电导率的PEDOT:PSS作阳极,薄层聚环氧乙烷(PEO)修饰的ITO作阴极,制备了不需真空过程的半透明电池,所制备的电池在AM1.5 100mW/cm2模拟太阳光照射下的PCE约为0.7%。


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