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胆甾相液晶材料/荧光材料掺杂对有机光伏器件性能影响研究

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目录

摘要

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 有机太阳能电池概述

1.3 课题的提出及意义

1.3.1 有机太阳能电池的优势和存在的问题以及发展方向

1.3.2 论文的组织结构

第二章 聚合物太阳能电池

2.1 有机太阳能电池的工作原理

2.2 有机太阳能电池的性能表征

第三章 器件制备及性能测试

3.1 聚合物太阳能电池活性层材料

3.2 制备工艺

3.3 实验仪器和测试方法

3.4 液晶材料简介

3.5 液晶材料在聚合物太阳能电池中的应用

第四章 掺杂液晶材料的有机聚合物太阳能电池

4.1 引言

4.2 器件性能表征

4.2.1 不同液晶对器件性能影响

4.2.2 不同掺杂比例对器件性能影响

4.3 本章小结

第五章 钙钛矿电池器件研究

5.1 引言

5.2 界面修饰对器件性能影响

5.3 引入界面修饰材料来提高器件效率

5.4 小结

第六章 总结和展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢

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摘要

随着全球人口的迅速膨胀,环境污染和能源消耗同时也日益加剧。可再生能源作为替换传统化石燃料的一种动力能源,凭借其干净、无污染、可再生等优点,满足了地球可持续发展与环境保护等需求,于是受到许多国家机构的高度重视。其中太阳能因为其价格低廉、获取方便、清洁无污染、永不枯竭等优点而成为本世纪最重要的新能源之一。光伏器件能够将太阳能直接转换成电能,能够帮助人类解决环境污染问题,缓解能源危机。作为第一代太阳能电池,无机硅电池在当前光伏市场占据了重要地位,但其较高的制作成本以及复杂的制作工艺限制了其进一步的发展。有机太阳能电池凭借其低成本、工艺简便等优点得到了广泛关注。
  本论文主要研究内容包括以下两部分。
  首先,对不同胆甾相液晶材料掺杂有机太阳能电池活性层进行了器件性能研究。结果表明,当掺杂胆甾醇油酸酯液晶时效果最好,能量转换效率达到3.09%。利用液晶材料的自组装特性,使得活性层分子内部极性分子得到较高的有序度,减少层内分子团簇和薄膜缺陷,形成有效的载流子运输通道。然后,通过不同比例的胆甾醇油酸酯液晶掺杂,发现当液晶掺杂量为0.3%时,器件的光电性能最好,器件的转换效率从无掺杂的2.49%提高到3.09%。
  其次,通过对钙钛矿太阳能电池电子缓冲层Bphen添加荧光材料进行界面修饰研究。为了改善薄膜形貌和质量,实验采用Bphen: Ir(MDQ)2(acac)这一混合材料作为界面修饰层。结果表明,当荧光材料掺杂比例为10%时,器件效率从无掺杂的10.77%提高到15.87%,这是由于掺杂后的缓冲层能够填补钙钛矿薄膜表面的孔洞,减少薄膜表面粗糙度,促进电荷的输运,进而提高器件填充因子和效率。

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