聚合物太阳能电池的活性层垂直相分离形貌及光伏器件性能研究

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1、单位代码：10293密级：硕士学位论文论文题目：聚合物太阳能电池的活性层垂直相分离形貌及光伏器件性能研究学号1015030906姓名陈明耀导师韦玮学科专业光学工程研究方向聚合物光伏器件申请学位类别工学硕士论文提交日期南京邮电大学硕士研究生学位论文南京邮电大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中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，也不包含为获得南京邮电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

2、已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人学位论文及涉及相关资料若有不实，愿意承担一切相关的法律责任。研究生学号：___________研究生签名：____________日期：____________南京邮电大学学位论文使用授权声明本人承诺所呈交的学位论文不涉及任何国家秘密，本人及导师为本论文的涉密责任并列第一责任人。本人授权南京邮电大学可以保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子文档；允许论文被查阅和借阅；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、汇编本学位论文。本文电子文档的内容和纸

3、质论文的内容相一致。论文的公布（包括刊登）授权南京邮电大学研究生院办理。非国家秘密类涉密学位论文在解密后适用本授权书。研究生签名：____________导师签名：____________日期：_____________南京邮电大学硕士研究生学位论文摘要太阳能光伏电池是一种直接从太阳光中获取能量的高效清洁能源技术，其中聚合物太阳电池的生产制备过程不需要昂贵的镀膜设备，材料来源广泛，同时具有溶液加工、可制备大面积柔性器件等优点，近年来引起了学术界和工业界的广泛关注。本论文针对溶剂蒸汽退火SVA对聚合物:PC71BM体系的垂直相分离进行了深入研究，发现

4、了THFSVA处理后正反向光伏器件性能差异的垂直相分离原因，并研究了其对光伏性能影响的物理机制。此外还对J52与两种非富勒烯受体材料ITIC及ITIC-Th的光伏性能进行了研究，通过筛选溶剂及添加剂体系，获得了优化的光伏参数。主要工作如下：1.简单介绍了有机太阳能电池的分类与发展背景，阐述了聚合物太阳能电池的工作机理与表征参数。介绍了聚合物太阳能电池器件制备流程和对活性层进行形貌调控的方法。2.采用苯并二噻吩-苯并噻二唑的共聚物（PBDTT-DFDTBT(P3)）和富勒烯衍生物（PC71BM）作为聚合物给体和受体材料,制作了正向和反向器件，系统研究

5、了四氢呋喃溶剂退火对活性层垂直相分离和光伏器件性能的影响。正向器件经过THF溶剂熏蒸光伏性能得到提升，反向器件性能反而下降。经过研究发现，THF溶剂退火会引起给体和受体在垂直方向分别向顶部和底部聚集，优化给体与受体相分离尺寸，提升相区纯度。对于正向器件能够降低激子分离所需的电荷转移态结合能，减低活性层中的缺陷，提升激子的解离效率。反向器件因给受体的垂直相分离产生的陷阱诱导的载流子复合，其短路电流和填充因子出现下降。这一发现可能有助于通过合适的溶剂蒸气退火诱导有利的垂直相分离来进一步制备高效体异质结聚合物太阳能电池。3.选择聚合物二维共轭二噻吩基苯并

6、二噻吩对氟苯并三唑共聚物给体（J52）与n型A-D-A型小分子非富勒烯受体（ITIC,ITIC-Th）作为活性层材料，制备了高效聚合物太阳能电池器件。通过调节给受体比例，选择不同的溶剂，采用热退火的后处理手段对器件性能进行优化。基于J52:ITIC体系电池的光伏参数：Jsc达到16.77mA/cm2，相应的FF为64.6%，PCE达到8.54%，电池效率超过已报道文献的最高效率5.51%。基于J52:ITIC-Th体系电池的光伏参数：Jsc达到17.15mA/cm2，相应的FF为65.2%，PCE也达到较高的水准8.77%。关键词:聚合物太阳电池垂

7、直相分离溶剂退火非富勒烯受体I南京邮电大学硕士研究生学位论文AbstractTraditionalinorganicsolarcellsrepresentedbymonocrystallinesiliconandgalliumarsenidehaveachievedhighphotoelectricconversionefficiency,buttheirproductionandrawmaterialcostsremainhigh,andtheproductionprocessiscomplicated,whichlimitstheirlarge

8、-scaleapplication.Tosolvethisproblem,scientistshavefocusedonl