有机小分子光伏器件设计与研究

有机小分子光伏器件设计与研究

论文摘要

有机光伏器件由于具有成为低成本、柔性的可再生能量转换装置的潜力,近些年来受到人们的广泛关注。本论文对有机小分子光伏器件结构设计和物理过程进行了研究,目的就在于改善有机光伏器件的效率和稳定性。通过在有机小分子太阳能电池CuPc/C60和TiOPc/C60的阳极ITO表面分别制备了一层Ag纳米颗粒,并采用MoO3作为阳极缓冲层,使器件的性能均得到有效改善。Ag纳米颗粒的引入所形成的表面等离子激元共振可提高有机光活性层的吸收效率和光生激子的分解效率;而MoO3阳极缓冲层则有效抑制了光生激子在有机/金属界面处发生猝灭。最终在保持器件其它性能不变的情况下提高了短路电流,进而使器件的能量转化效率得到改善。通过引入一种薄Bphen层和厚SnCl2Pc层组成的复合激子阻挡层,使得有机光伏器件的效率和寿命均得到提高,其中的Bphen层和SnCl2Pc层分别起到阻挡光生激子和调节光场的作用。由于SnCl2Pc具有较高的电子迁移率且LUMO能级与受体相匹配,使得在复合激子阻挡层中能实现大厚度的SnCl2Pc层。与采用传统BCP激子阻挡层的有机光伏器件相比,使用这种复合激子阻挡层的器件的能量转化效率提高了27%。同时,由于复合君子阻挡层中的厚SnCl2Pc层能有效的阻止水、氧气扩散进入器件,使得有机光伏器件的寿命也得到了改善。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 目录
  • 第一章 绪论
  • 1.1 研究背景及意义
  • 1.2 有机太阳能电池的发展历程
  • 1.3 本论文的主要研究内容
  • 第二章 有机光伏研究的基础理论知识
  • 2.1 有机半导体材料
  • 2.1.1 有机半导体材料的分类
  • 2.1.2 有机半导体的优点特性
  • 2.1.3 有机半导体的分子轨道
  • 2.1.4 有机半导体中载流子的传输
  • 2.1.5 激子的分类
  • 2.1.6 激子的传输
  • 2.2 有机光伏理论
  • 2.2.1 有机光伏的基本知识
  • 2.2.2 有机光伏器件的常见结构
  • 2.2.3 有机光伏的微观物理机制
  • 2.2.4 有机光伏的宏观物理表达和物理模型
  • 第三章 银纳米颗粒对有机小分子太阳能电池性能改善的研究
  • 3.1 引言
  • 3.2 实验材料和方法
  • 3.3 实验结果与讨论
  • 3.4 本章小结
  • 2Pc 复合激子阻挡层对有机光伏器件性能改善的研究'>第四章 Bphen/SnCl2Pc 复合激子阻挡层对有机光伏器件性能改善的研究
  • 4.1 引言
  • 4.2 实验材料和方法
  • 4.3 实验结果与讨论
  • 2Pc 激子阻挡层'>4.3.1 SnCl2Pc 激子阻挡层
  • 2Pc EBL 对器件效率的改善'>4.3.2 Bphen/SnCl2Pc EBL 对器件效率的改善
  • 2Pc EBL 对器件寿命的改善'>4.3.3 Bphen/SnCl2Pc EBL 对器件寿命的改善
  • 4.4 本章小结
  • 第五章 结论与展望
  • 5.1 全文总结
  • 5.2 研究展望
  • 参考文献
  • 在学期间学术成果情况
  • 指导教师及作者简介
  • 致谢
  • 相关论文文献

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