有机太阳能电池中光电转化过程的调控研究

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毕业论文范文题目： 有机太阳能电池中光电转化过程的调控研究，论文范文关键词： 有机太阳能电池中光电转化过程的调控研究
有机太阳能电池中光电转化过程的调控研究毕业论文范文介绍开始：
　　有机太阳能电池中光电转化过程的调控研究，硕士学位论文，共66页。
　　摘要
　　有机太阳能电池具有制备工艺简单、制作成本低且可以大面积成膜制备等优点，近年来受到广泛关注。虽然目前文献中报道的有机太阳能电池的效率已经超过 10%，但是相对于产业化生产来说，效率还需要进一步提高。在有机太阳能电池中，光电转换过程分为四个部分：光的吸收，激子的生成，激子的分离以及电荷的收集，因此光电转换过程对电池的效率有很重要的影响。本文将下转移发光敏化层以及激子分裂材料引入到有机太阳能电池中，对光电转化过程进行调控。实验表明，下转移发光敏化层可以通过对光谱的调控使器件光电流和效率同时提
　　升。
　　本论文主要运用旋涂制膜和真空蒸发镀膜技术制备了基于 P3HT:PCBM 和P3HT: ICBA 的聚合物太阳能电池以及 CuPc/C60小分子电池。具体内容如下：
　　(1)使用溶液法配制了不同浓度的 C545T:Alq3溶液，将其旋涂到 ITO 玻璃上，作为下转移荧光发光敏化层和电子传输层，并将其应用到以 P3HT:PCBM 和 P3HT: ICBA 为活性层的倒置电池中。下转移敏化层使 300-500nm 范围内短波长的光调控到了活性层材料的最大吸光范围处。器件的光电流分别从 10.48mA/cm2和12.03mA/cm2
　　提高到 11.96mA/cm2和 12.53mA/cm2，效率从 3.28%和 5.58%提高到3.82%和 6.01%。并从器件电流-电压(I-V)特性，外量子效率(EQE)及其他性能的改变进行了研究。同时，将下转移敏化层应用到 CuPc/C60小分子太阳能电池中，器件的短路电流消失，我们认为是由于 Alq3与 C60之间的 LUMO 能级差过大，使电流不能导出导致的；
　　(2)使用溶液法配制了不同浓度的 Ir(ppy)3:Alq3溶液，将其旋涂到 ITO 玻璃上，作为下转移磷光发光层，将其应用到有机太阳能电池中，希望通过对光谱的调控，实现光电流和效率的同时提升。实验结果表明，低浓度的掺杂对于器件性能的影响不是很大，当掺杂浓度过大时，器件性能变差，通过测定器件的 EQE 及时间分辨荧光光谱得出，Alq3与 Ir(ppy)3之间不能够进行有效的能量传递，是造成下转移磷光敏化层不能发挥作用的原因；
　　(3)使用激子分裂材料 Pentacene 对激子分裂现象进行了初步研究。本实验通过有机太阳能电池中光电转换过程的调控研究蒸镀的方法制备了结构为 ITO/P3HT/Pentacene/C60/Bphen/Al 的有机小分子太阳能电池。首先通过改变薄膜的厚度对电池的结构进行了优化，得到了性能稳定的器件。然后通过测定在模拟太阳光和 650nm 激光照射下，磁场存在时，电池的光电流的变化，验证了激子分裂现象。最后希望能将激子分裂材料应用到有机太阳能电池中，提高电池的效率。
　　关键词：有机太阳能电池,下转移,激子分裂
　　
　　目录
　　第一章绪论 1
　　1.1 有机太阳能电池简介 1
　　1.1.1 有机太阳能电池工作原理 2
　　1.1.2 有机太阳能电池的表征参数 4
　　1.1.3 有机太阳能电池的效率限制因素及可能的提升途径 5
　　1.2 基于光谱下转移的有机太阳能电池的效率提升 7
　　1.2.1 光谱下转移原理 7
　　1.2.2 光谱下转移在太阳能电池中的应用 9
　　1.3 单重态激子分裂在有机太阳能电池的效率提升的应用 9
　　1.3.1 单重态激子分裂现象及材料 9
　　1.3.2 单重态激子分裂在有机太阳能电池的应用 12
　　1.4 本论文的设计思想 13
　　1.5 参考文献 14
　　第二章有机太阳能电池的制备及表征 18
　　2.1 实验材料及仪器设备 18
　　2.2 有机太阳能电池的制备与表征 21
　　2.2.1 电池的制备 21
　　2.2.2 材料光学特性表征 22
　　2.2.3 有机太阳能电池的电学特性表征 23
　　2.2.4 量子效率测试系统 23
　　第三章基于下转移荧光敏化层提高有机太阳能电池效率 24
　　3.1 引言 24
　　3.2 实验部分 25
　　3.2.1 样品准备 25
　　3.2.2 器件制备 25
　　3.3 结果讨论 25
　　3.3.1 C545T:Alq3下转移荧光敏化层在 P3HT:PCBM 有机太阳能电池的应用 25
　　3.3.2 C545T:Alq3下转移荧光敏化层在P3HT:ICBA有机太阳能电池的应用 30
　　3.3.3 C545T:Alq3下转移荧光敏化层在 CuPc/C60小分子有机太阳能电池的应用 33
　　3.4 本章小结 35
　　3.5 参考文献 36
　　第四章基于下转移磷光敏化层提高有机太阳能电池的效率 38
　　4.1 引言 38
　　4.2 实验部分 39
　　4.3 结果讨论 39
　　4.4 本章小结 42
　　4.5 参考文献 43
　　第五章单重态激子分裂在有机太阳能电池的应用 44
　　5.1 引言 44
　　5.2 实验部分 44
　　5.2.1 样品准备 44
　　5.2.2 器件制备 44
　　5.3 结果讨论 45
　　5.3.1 器件参数优化 45
　　5.3.2 磁场作用下光电流特性的变化 46
　　5.4 本章实验总结 51
　　5.5 参考文献 51
　　第六章总结和展望 53
　　攻读学位期间本人出版或公开发表的论著、论文 55
　　致谢 56

以上为本篇毕业论文范文 有机太阳能电池中光电转化过程的调控研究的介绍部分。

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