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共敏化和P型掺杂应用于固态染料敏化太阳能电池

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摘 要

Abstract

1绪论

1.1太阳能电池

1.1.2染料敏化太阳能电池产业化应用

1.2固态染料敏化太阳能电池

1.2.2固态染料敏化太阳能电池的工作机制

1.2.3固态染料敏化太阳能电池测试与材料表征

1.3固态染料敏化太阳能电池研究进展

1.3.1有机染料分子的研究进展

1.3.2空穴输材料的研究进展

1.3.3添加剂研究进展

2共敏化在固态染料敏化太阳能电池中的应用

2.1引言

2.2 实验试剂耗材和仪器

2.3 实验方法

2.3.1固态染料敏化太阳能电池制备

2.3.2固态染料敏化太阳能电池测试与表征

2.4实验结果与讨论

2.4.1研究spiro-OMeTAD为空穴传输材料的固态染料敏化太阳能电池

2.4.2 研究HSQ4和LEG4共敏化的固态染料敏化太阳能电池

2.4.3 研究YD2-o-C8和LEG4共敏化的固态染料敏化太阳能电池

2.5本章小结

3P型掺杂P3HT在固态染料敏化太阳能电池中的应用

3.1引言

3.2 实验试剂耗材和仪器

3.3 实验方法

3.3.1固态染料敏化太阳能电池制备

3.3.2固态染料敏化太阳能电池测试与表征

3.4实验结果与讨论

3.4.1研究P3HT为空穴传输材料的固态染料敏化太阳能电池

3.4.2研究F4TCNQ掺杂的P3HT为空穴传输材料的固态染料敏化太阳能电池

3.5本章小结

结论

参考文献

致谢

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摘要

太阳能是一种安全,清洁和储量丰富的能源。太阳能电池是太阳能高效利用的重要途径之一。固态染料敏化太阳能电池具有绿色,高效和稳定的优点,是最具有实际应用潜力的太阳能电池之一。 在固态染料敏化太阳能电池中通常采用有机染料分子作为吸光剂,染料受光照激发后产生光生载流子,空穴传输材料起着还原染料和输送载流子的重要作用。一方面,染料的吸光能力会对光电流密度的大小产生重要影响。采用单一染料作为吸光剂应用于固态染料敏化太阳能电池时,光电流密度大小受二氧化钛膜层厚度,染料的吸光范围和摩尔吸光系数等影响,器件效率通常难以大幅提高。将两种吸光光谱互补的有机染料共敏化二氧化钛介孔膜是一种简便而且高效的拓宽器件吸光范围的手段。本论文中,在spiro-OMeTAD作为空穴传输材料,LEG4作为吸光剂的器件中分别引入染料HSQ4和YD2-o-C8,通过优化浓度比例,最终器件的光电流密度相比于单一染料器件均有明显的提升,光电转换效率分别达到了5.9%和5.8%。另一方面,聚合物P3HT相比spiro-OMeTAD具有更优良的光电性能,将其作为空穴传输材料应用于固态染料敏化太阳能电池具有重要的研究意义。本论文研究了采用聚合物P3HT作为空穴传输材料的固态染料敏化太阳能电池,并且成功将F4TCNQ作为p型掺杂剂引入器件中。在1%的质量掺杂分数条件下,材料电导率提升了约20倍,器件效率达到了5.0%。这是固态染料敏化太阳能电池中采用溶液法制备聚合物空穴传输层最好的效率。

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