收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

聚合物太阳能电池机理及实验研究

李卫民  
【摘要】: 聚合物太阳能电池,迄今为止以其原料价格低廉、生产工艺相对简单、可以大面积制造等为特点。同时,各种各样日臻成熟的制备聚合物薄膜的方法之出现,亦为电池的制备提供了有力的支撑。这样,使得聚合物太阳能电池成为目前该领域的研究热点之一。 本论文针对聚合物太阳能电池的机理及实验进行了较为深入的探索,旨在提高器件光电转换效率。 本论文的主要工作,是从聚合物太阳能电池器件结构优化入手,在研究电池光电转换过程以及损耗机理的基础上,利用Matlab软件,模拟分析了有机电池输出特性、光子吸收特性和载流子输运特性:在此基础之上制备了基于P3HT/PCBM和MDMO-PPV/PCBM的两种复合体聚合物太阳能电池,并进行了实验验证。找到了电池材料给体受体合适的混合比例、合适的成膜溶剂;研究了对复合体膜进行热处理,以及增加缓冲层等这些提高聚合物太阳能电池性能的重要途径。 首先,建立了有机太阳能电池的等效电路模型,利用Matlab软件生成了有机电池输出特性仿真系统,模拟了有机太阳能电池的输出特性。同时还对有机太阳能电池的串联电阻和分流电阻对输出特性的影响进行了仿真研究。 进而,为了验证模型的合理性,制备了基于P3HT/PCBM的复合体结构聚合物有机太阳能电池并实测数据,同时还将仿真结果与其它的实验结果进行对比分析,发现数值模拟和实验结果符合较好,从而证明所建立的电路模型,对描述有机太阳能电池的输出特性可靠。 之后,以P3HT/PCBM的复合体结构有机太阳能电池参数为基础,建立了复合体异质结器件光子吸收模型和载流子输运模型,模拟了基于P3HT/PCBM的复合体结构有机太阳能电池光吸收和电荷输运过程,分析和实验结果都表明,对于体异质结有机太阳能电池,都存在最佳参数可以提高光电转换效率。 综上所述,本工作对聚合物太阳能电池,从理论和实验两方面,进行了有益的探索。从理论上,利用光学干涉效应、电荷漂移和扩散理论,建立了等效电路模型、光子吸收模型、载流子输运模型和输出特性仿真系统;在实验上,系统研究了电池材料给体受体的混合比例、成膜选择的溶剂,以及对复合体膜进行热处理和增加缓冲层等对有机太阳能电池转换效率的影响,得到了具有实际指导意义和理论参考价值的结果: 研究表明,复合体中给体受体材料(D/A)比例不同,会直接影响成膜的表面形貌,改变给体相和受体相的分离状况,从而影响电池的开路电压和短路电流;选择不同溶剂成膜制备的聚合物太阳能电池,得到不同的薄膜表面微相结构状态;对制备的电池进行热处理,可以形成良好的微相分离及导电网络,有利于电荷的传输,增大器件的短路电流,提高填充因子;在有机活性层和ITO基底之间,以及有机活性层和电极之间插入缓冲夹层,同样可提高器件的开路电压和短路电流。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 田晓飞;杨海洋;周慧;;光伏发电中光电转换效率问题的探讨[J];科技创新导报;2008年22期
2 ;太阳能的特点及当前太阳能利用研究中的主要课题[J];哈铁科技通讯;1979年07期
3 高富强;张小娇;周日峰;须民健;张亚琼;;低能X射线工业CT探测器光电转换效率的研究[J];核电子学与探测技术;2010年10期
4 苏婷;王金梅;台流臣;;改进电导增量法在提高光电转换效率中的研究[J];自动化仪表;2012年12期
5 丛伟;巴德纯;李江;韩恩相;;基于正交试验法TiO_2纳米薄膜的制备及光电性能的研究[J];真空科学与技术学报;2013年06期
6 毛宝良;硅太阳能电池提高光电转换效率[J];电工技术杂志;1992年03期
7 ;国外点滴[J];农村电气化;2001年02期
8 董伟;日本太阳能电池光电转换效率达20%[J];能源研究与信息;2004年01期
9 徐波;吴季怀;张秀坤;李树全;李彪;范乐庆;黄妙良;林建明;;阻挡层薄膜对染料敏化太阳能电池光电性能的影响[J];功能材料;2008年10期
10 李鑫;林红;李建保;;染料敏化太阳能电池用新型共吸附剂的研究[J];稀有金属材料与工程;2009年S2期
11 梁茂;王旭达;袁颖;孙喆;薛松;;2种三聚茚基三芳胺染料的合成及其光伏性能[J];应用化学;2011年12期
12 黄河;;新产品[J];太阳能;2012年19期
13 ;国内可再生能源新闻[J];太阳能;2013年17期
14 陈旭涛;张秀霞;姜涛;李文锦;付小园;吴晓雨;彭静;;提高Nano-SiC薄膜的转化效率分析[J];科技创新与应用;2014年04期
15 林红,李建保;日本染料敏化太阳能电池最新研究动向[J];世界科技研究与发展;2004年05期
16 谌立新;;美造太阳能电池光电转换效率创新纪录[J];功能材料信息;2006年06期
17 黄礼华;魏明灯;;三元氧化物基的染料敏化太阳能电池[J];华南师范大学学报(自然科学版);2009年S1期
18 李祥高;吕海军;王世荣;郭俊杰;李靖;;染料敏化太阳能电池用敏化剂[J];化学进展;2011年Z1期
19 ;日新月异的光伏技术[J];军民两用技术与产品;2011年03期
20 张先毛;杨鑫;刘尚军;王瑞林;;基于VC++的光电转换效率IPCE测试系统研制[J];仪器仪表用户;2011年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 任丙彦;霍秀敏;左燕;傅洪波;励旭东;许颖;王文静;赵玉文;;太阳能直拉硅片衬底中氧的热行为及其对光电转换效率的影响[A];21世纪太阳能新技术——2003年中国太阳能学会学术年会论文集[C];2003年
2 许林;孙志霞;杨耀彬;;多金属氧酸盐对半导体光电转换效率的促进作用[A];第十二届固态化学与无机合成学术会议论文摘要集[C];2012年
3 秦浩;王媛;许名飞;景晓燕;高飞飞;王鹏;;一种含二并噻吩的全有机光敏材料[A];第二届中国储能与动力电池及其关键材料学术研讨与技术交流会论文集[C];2007年
4 付乔明;赵春贵;杨素萍;;基于紫细菌天然光合色素DSSC中敏化剂的筛选与光电性能[A];第五届全国微生物资源学术暨国家微生物资源平台运行服务研讨会论文摘要集[C];2013年
5 武文俊;郑志伟;花建丽;田禾;;D-π-M-π-A铂炔配合物敏化太阳电池光伏性能研究[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第25分会:有机光伏[C];2014年
6 张明道;覃玲;杨清香;郑和根;;噻吩基三苯胺类染料应用于染料敏化太阳能电池的研究[A];2012年中西部地区无机化学化工学术研讨会论文集[C];2012年
7 黄礼华;魏明灯;;三元氧化物基的染料敏化太阳能电池[A];第二十八届全国化学与物理电源学术年会论文集[C];2009年
8 刘倩;李翠红;薄志山;;一种高光电转换效率的平面型聚合物太阳能电池给体材料的研究[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 曾世铭;冯;蒋建华;蔡岳峰;汪义川;李剑;黄治国;;高光电转换效率,无衰减的太阳电池硅单晶的研制[A];第十届中国太阳能光伏会议论文集:迎接光伏发电新时代[C];2008年
10 张保军;付静;赵芳红;;塔式太阳热能发电技术[A];2006中国科协年会“循环经济与建材产业发展”论文集[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 程辉;染料敏化太阳能电池光阳极的制备、性质和光电转换机理研究[D];南开大学;2012年
2 滕超;芳胺染料在溴(碘)基染料敏化太阳能电池中的应用[D];大连理工大学;2010年
3 李晶;抑制染料聚集优化染料敏化太阳能电池器件的研究[D];华东理工大学;2011年
4 单益凡;新型吡啶内盐有机光敏染料的分子设计、合成、表征及其性质研究[D];华东师范大学;2012年
5 万中全;染料敏化太阳能电池光电转换材料研究[D];电子科技大学;2013年
6 曾宪光;染料敏化太阳能电池光阳极TiO_2薄膜的制备及改性研究[D];西南石油大学;2013年
7 李在房;新型可溶液加工有机小分子材料的设计合成及光伏性能[D];吉林大学;2011年
8 宋晓睿;D-π-A型有机染料的设计合成及其在染料敏化太阳能电池和金属离子识别中的应用[D];中国科学院研究生院(理化技术研究所);2008年
9 张继远;TiO_2纳米晶表面微结构调控及其对提高DSSC光电转换效率的作用机理研究[D];南京大学;2012年
10 赵源;分光谱太阳能光电转换系统研究[D];复旦大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 郭美沅;一种新型卟啉类敏化分子的设计及对影响其光电转换效率因素的探索[D];西南大学;2013年
2 汪娜;染料敏化太阳能电池的大面积化研究[D];大连理工大学;2010年
3 张坤峰;半导体材料改性与染料敏化太阳能电池组装与性能测试[D];河南工业大学;2010年
4 王江丽;稀土发光材料在染料敏化太阳能电池中的应用[D];华侨大学;2012年
5 王亮;染料敏化太阳能电池离子液体凝胶电解质的制备及性能研究[D];山东理工大学;2010年
6 韩黎;染料电池插层磷酸锆复合电解质及光电/热电复合器件研究[D];电子科技大学;2011年
7 张璐;三苯胺类染料分子的设计合成及其光伏性能研究[D];天津理工大学;2010年
8 李庆北;稀土掺杂转换发光材料的制备及其在染料敏化太阳能电池中的应用[D];华侨大学;2011年
9 陈起静;斜角蒸镀二氧化钛薄膜及其改质处理在染料敏化太阳能电池中的应用[D];烟台大学;2012年
10 周飞云;光子调制提高DSSC光电转换效率的研究[D];安徽工程大学;2012年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 李治国;南通强生光电打破成本瓶颈[N];经济日报;2007年
2 钱伯章;薄膜硅太阳能电池光电效率高[N];中国化工报;2009年
3 本报记者 王婷;提高光电转换效率是光伏发电发展方向[N];中国证券报;2014年
4 陈敬农;大面积电池光电转换效率达到5%[N];科技日报;2004年
5 本报记者 周洁;一个百分点突围“光伏寒冬”[N];河北日报;2012年
6 胡蕙;民企南通强生光电首家打破高成本瓶颈[N];民营经济报;2007年
7 通讯员 段同刚 王丽英 记者 蔡计锁;晶龙实现首季开门红[N];河北日报;2011年
8 牛献力 段同刚;晶龙两新产品亮相慕尼黑[N];中国化工报;2011年
9 证券时报记者  徐晓兵;G苏阳光进军光伏产业[N];证券时报;2006年
10 王小龙;染料敏化太阳能电池将用于无人机[N];科技日报;2009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
  • 010-62982499
  • 010-62783978