结晶调控的高效聚合物太阳能电池的研究

来源 :长春工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:shiguanglai
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聚合物太阳能电池由于可大面积生产、柔性制造和清洁环保等优点,具有很好的应用前景,同时也面临光电转换效率过低的挑战。本论文为提升空气条件下制备的聚合物太阳能电池的光电转换效率,通过在有源层(PTB7:PC71BM)中分别掺杂两种结晶性材料:1,3,5-三氯苯(TCB)和PbSe量子点,制备聚合物太阳能电池,有效提升电池性能,并通过原子力显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射及紫外吸收光谱等分析其影响机理。1.改变有源层溶液中PTB7与PC71BM的配比、有源层溶液的浓度、退火温度及添加剂DIO的体积分数,优化了空气条件下制备聚合物太阳能电池的制备工艺。2.在电池有源层中掺杂不同体积分数的结晶性溶剂TCB,使电池的短路电流密度提升,调控有源层表面形貌,并使有源层在可见光波段的吸光度增强。在掺杂体积分数为3%时,电池效率达到最高,相比于未掺杂TCB的电池效率提升了19.72%。3.改变PbO与油酸(OA)的摩尔配比及反应时间制备PbSe量子点。当PbO与OA摩尔配比为2:3,反应时间为3 min条件下,制备出尺寸均匀分布在3-7 nm,晶体为石盐立方晶系且结晶性良好的PbSe量子点。4.在电池有源层中掺杂不同质量分数的PbSe量子点,提高电池的短路电流和开路电压,增强有源层在可见光波段的吸光度,同时对聚合物的空穴迁移率产生影响。在掺杂质量分数为3%时,电池效率达到最高,相比于未掺杂PbSe量子点的电池效率提升了15.06%。通过掺杂两种结晶性材料均提升了聚合物太阳能电池的光电转换效率,这种掺杂结晶性材料的方法工艺简单,可以实现聚合物太阳能电池的大面积及柔性制造,对于聚合物太阳能电池的发展有重要的价值。
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