【摘 要】
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有机太阳能电池是将太阳能直接转变为电能的最具前景的技术之一。近年来,通过设计新的活性层材料、改进器件结构,有机太阳能电池的光电转换效率取得不断突破。为进一步提高有机太阳能电池的光电转换效率,功能层材料修饰和器件物理过程的研究工作已成为相关热点。本论文主要采用光电子能谱技术(XPS、UPS),高真空热蒸发镀膜,旋涂法等技术手段,研究器件物理过程以及电荷传输层改性应用。主要内容包括:第一部分,研究电极
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有机太阳能电池是将太阳能直接转变为电能的最具前景的技术之一。近年来,通过设计新的活性层材料、改进器件结构,有机太阳能电池的光电转换效率取得不断突破。为进一步提高有机太阳能电池的光电转换效率,功能层材料修饰和器件物理过程的研究工作已成为相关热点。本论文主要采用光电子能谱技术(XPS、UPS),高真空热蒸发镀膜,旋涂法等技术手段,研究器件物理过程以及电荷传输层改性应用。主要内容包括:第一部分,研究电极功函数的变化对两种经典的聚合物太阳能电池(即P3HT:PCBM异质结和P3HT:ICBA异质结)开路电压的影响。首先通过光电子能谱技术分析Al/MoO3混合薄膜的界面能级和电子结构,发现改变金属铝的比例可以有效调节Al-MoO3的界面能级结构。其次,在聚合物太阳能电池中使用不同蒸镀比例的Al-MoO3混合层作为缓冲层修饰的电极/活性层的接触界面,其器件结构为(ITO/ZnO/活性层/Al:MoO3(1-x:x)/Ag),测试了一系列伏安特性曲线,发现电池器件的开路电压对Al-Mo03功能混合层的比例(即电极功函数)敏感。最后,以活性层(P3HT:PCBM Blend&P 3HT:ICBA Blend)为基底,利用原位蒸镀技术将不同比例Al-MoO3功能混合层蒸镀在基底上,并利用光电子能谱技术系统分析了样品基底的界面能级电子结构变化,探索了电极功函数和器件开路电压的内在联系。第二部分,PEDOT:PSS是一种聚合物太阳能电池常用的空穴传输材料,通过对PEDOT:PSS薄膜的表面处理以及掺杂等手段可以提升器件的性能。在论文中,以极性绝缘体聚合物乙烯亚胺(PEI)和乙氧基化的聚乙烯亚胺(PEIE)为掺杂客体,探讨了不同浓度掺杂改性后的PEDOT:PSS薄膜内在电子结构的变化以及相应的薄膜导电性、电子提取能力以及器件应用领域的研究。首先,通过光电子能谱技术,分析了不同浓度PEI或者PEIE掺杂的PEDOT:PS薄膜的化学态和能级结构,并且系统研究了 PEDOT:PSS(modified)/C60界面变化情况,讨论了不同掺杂比例的PEDOT:PSS(modified)/C60之间的电子势垒变化情况。其次,系统研究了不同掺杂比例的PEDOT:PSS(modified)薄膜的形貌问题以及电学特性(如基于ITO/PEDOT:PSS(modified)/C60/LiF/Al的电流-电压曲线等)。最后,制备了基于PEIE掺杂PEDOT:PSS的复合功能阴极缓冲层,并应用于有机太阳能电池和有机发光二极管中,从电池的伏安特性曲线以及二极管功率曲线角度上直观的探索了PEDOT:PSS改性层对器件性能的影响。
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