高性能有机小分子太阳能电池的研究.pdf

《高性能有机小分子太阳能电池的研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、电子科技大学UNIVERSITYOFELECTRONICSCIENCEANDTECHNOLOGYOFCHINA博士学位论文DOCTORALDISSERTATION（电子科技大学图标）论文题目高性能有机小分子太阳能电池的研究学科专业光学工程学号200911050108作者姓名王娜娜指导教师于军胜万方数据分类号密级注1UDC学位论文高性能有机小分子太阳能电池的研究（题名和副题名）王娜娜（作者姓名）指导教师于军胜教授博导电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别博士学科专业光学工程提交论文日期2013.10论文答辩日期2013.12学位授

2、予单位和日期电子科技大学2013年12月日答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。万方数据STUDYONHIGH-PERFORMANCESMALL-MOLECULEORGANICPHOTOVOLTAICCELLSMajor:OpticalEngineeringAuthor:NanaWangAdvisor:Prof.JunshengYuSchool:SchoolofOptoelectronicInformation万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中

3、特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名：日期：年月日论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应

4、遵守此规定）作者签名：导师签名：日期：年月日万方数据摘要摘要有机太阳能电池(organicphotovoltaiccells，OPVs)，具有柔性、制备工艺简单和易于大面积成膜等突出优点，是非常有潜力的下一代可再生能源。要实现OPV器件的商业化，高效率、高稳定性以及低成本是三个关键因素。目前，OPV器件的发展已经进入商业化的前期阶段，但其较高的成本以及有待于进一步提高的效率和稳定性，仍然要求对器件结构进行优化，并对器件的光生激子产生、载流子传输以及寿命衰减机理进行深入研究。针对上述问题，本论文对有机小分子太阳能电池中器件效率的提高、稳定性的改

5、善以及大面积器件的制备等方面进行了一系列的探索性工作，主要内容分为以下几个方面：1．研究阴极缓冲层对有机受体层/阴极界面的修饰作用采用光学传输矩阵方法分析阴极缓冲层对器件内部光场分布的影响，并分析阴极缓冲层对界面形貌的改善，对比载流子迁移率和缺陷态深度对器件载流子传输的影响。研究发现，对于copperphthalocyanin(CuPc)/C60基本结构的器件，金属阴极中的Ag原子向C60薄膜扩散引起的电子反向传输是限制器件性能的主要因素。采用电子迁移率较高、禁带宽度较大且不易结晶的bathophenanthroline(Bphen)和1,3

6、,5-tris(2-N-phenylbenzimidazolyl)benzene(TPBi)作为缓冲层材料，可以有效的提高载流子的传输和收集效率，增大器件有机功能层的光吸收，阻挡氧气的扩散，使器件效率比常规缓冲层器件提高18%，同时稳定性提高162%。2．研究热处理对有机体异质结内部结构性能的影响采用热处理改善给体薄膜光电性能，分析退火温度对给体薄膜表面形貌、晶体结构、光学吸收以及载流子传输性能的影响。将退火后的给体薄膜应用于有机太阳能电池中，分析给体薄膜改性对器件性能的影响。研究发现，加热退火后形成的垂直于基板生长的CuPc纳米杆结构可以使

7、器件形成给体-受体相互交叉的体异质结结构，改善器件中的载流子传输性能，增大异质结界面处给体-受体的接触面积，提高激子分离效率，增大器件的光生电流。与平面异质结器件相比，采用100°C、加热退火1h的CuPc薄膜制备的器件在617nm处的外量子效率提高100%，功率转化效率提高133%。3．研究基于磷光给体材料的光伏器件中S型电流-电压曲线产生的机理及改善方法采用空穴传输层修饰阳极/给体界面和在磷光给体薄膜中掺杂提高空穴迁移率的方法，分析器件中S型曲线的产生机理，最终实现S型曲线的消除。研究发现I万方数据摘要阳极/给体材料界面处的能级差、磷光材

8、料较低的空穴迁移率是引起S型电流-电压曲线的原因。通过比较不同空穴传输层对器件S型曲线的改善和性能的影响，发现N,N’-bis-(1-naphthyl)-N,N’-