侧链功能化高分子在光伏电池中的应用

论文摘要

聚合物太阳能电池因其具有制备方法简单,成本低,可连续大面积生产等优点倍受关注。目前,有机太阳能光电转换效率已经突破16%。但与传统工业化的硅太阳能电池相比,其光电转换效率仍需进一步提升。而器件界面材料是调节功函的重要方法,其分子结构和聚集态结构的设计和选择是影响聚合物太阳能电池光电转换效率的重要因素。本文基于离子液体展开,从材料制备、界面材料成膜性及微观结构对效率和效率重复性的影响等方面进行深入研究,主要内容从以下三个部分展开:（1）将小分子离子液体1-乙烯基-3-丁基咪唑溴盐作为阴极界面层,在基于PTB7-Th:PC71BM为活性层的有机太阳能电池的正式器件中,获得6.92%的转换效率,明显高于无阴极界面层器件转化效率6.44%。通过对外量子效率（EQE）,电化学阻抗（EIS）、功函（WF）与暗态J-V的对比,分析了JSC和VOC改善的原因。充分说明离子液体能够通过在有机活性层与金属电极间建立界面偶极,调节界面功函,减小电荷运输能垒,是一种优异的界面材料。（2）以小分子离子液体为单体（MIL）,聚合得到聚合物离子液体（PIL）。对聚合物离子液体分子量热稳定性进行表征,其分解温度为260OC,具有良好的热稳定性。将其作为有机太阳能电池阴极界面层,在基于PTB7-Th:PC71BM为活性层正式器件体系中,获得9.04%的转化效率,比小分子离子液体做为界面层时的转换效率6.92%提升了2.1%。通过扫描电子显微镜与原子力显微镜对比了成膜性能差异。并对小分子离子液体和高分子离子液体作为界面层时的外量子效率（EQE）、电化学阻抗（EIS）,暗态J-V曲线进行对比,分析了短路电流JSC和填充因子FF提高的原因。得出优异的成膜性能是有效建立界面偶极,改善界面功函,获得高效率、高重复性的必备条件。（3）将聚合物离子液体作为钙钛矿太阳能电池阴极界面修饰层,通过与无界面修饰层器件J-V曲线对比,器件效率由17.25%提升至18.25%。其中,器件填充因子FF从0.78提升至0.82。说明含有卤素离子的聚合物离子液体不仅能够形成界面偶极。同时,能够对钙钛矿表面缺陷态起到钝化,减小电子传输电阻。具备可进一步探究的研究价值。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 1.绪论
•   1.1 前言
•   1.2 有机太阳能电池概述
•   1.3 钙钛矿电池简介
•   1.4 离子液体的发展
•   1.5 本论文的设计思想
• 2.离子液体作为有机太阳能光电器件阴极界面层的研究
•   2.1 引言
•   2.2 实验部分
•   2.3 结果与讨论
•   2.4 小结
• 3.高分子离子液体作为有机太阳能电池阴极界面层的研究
•   3.1 引言
•   3.2 实验部分
•   3.3 结果与讨论
•   3.4 小结
• 4.聚合物离子液体在钙钛矿太阳能电池中的应用
•   4.1 前言
•   4.2 实验步骤
•   4.3 结果与讨论
•   4.4 小结
• 结论
• 不足与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 李春华

导师: 陈学刚,郭鑫

关键词: 有机太阳能电池,阴极界面层,离子液体,聚离子液体,效率重复性,钙钛矿太阳能电池

来源: 青岛科技大学

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅰ辑,工程科技Ⅱ辑

专业: 有机化工,电力工业

单位: 青岛科技大学

分类号: TQ317;TM914.4

总页数: 69

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