有机太阳能电池中光生电子的提取及产量研究

【摘要】1986年，有机太阳能电池领域里出现了里程碑式的突破，那就是C.W.Tang的双层膜异质结结构的提出，发展至今有机太阳能电池光电转化效率已超过10%，而光电流作为电池的三大参数之一，完全具有进一步研究的价值。本论文采用真空镀膜法，溶液法等制备有机太阳能电池，通过三方面工作分析并研究了有机太阳能电池中光生电子的传输以及光生电子的产量这两个特性。我们在反置有机聚合物太阳能电池(InvertedOPV)的异质结薄膜poly(3-hexylthiophene):(6,6)-phenyl-C60-butyricacidmethylester(P3HT:PCBM)和阴极之间引入了电子传输层1,3,5-tri(phenyl-2-benzimi-dazolyl)-benzene(TPBi)，提高了异质结中光生电子向阴极的传输效率。实验中采用了真空镀膜法和旋涂法制备不同的TPBi薄膜，且通过对电池的光学，电学，能级，形貌等性能表征，研究了TPBi薄膜对光生电子传输的影响，证明了TPBi薄膜降低了光生电子传输的能级势垒，减小了光生电子的传输损耗，并有效地修饰了表面形貌，提高了太阳能电池中光生电子的传输效率。基于有机小分子太阳能电池，我们制备了金属酞菁系列的电池，并研究了其光生电子特性。在研究过程中，我们选择酞菁铜（CuPc）和酞菁锰（MnPc）两种材料为研究对象。实验表明电池光生电子特性主要受CuPc的厚度以及CuPc:C60比例影响，CuPc最佳厚度为30nm，CuPc:C60最佳厚度比例为1:2；同时本文引入MnPc作为电子供体，尝试利用光电磁效应提高电池光生电子产量。基于有机小分子太阳能电池制备的并五苯系列电池中，我们研究了并五苯中存在的激子分裂效应对有机太阳能电池中光生电子产量的影响和激子分裂效应器件在外加磁场下的光生电子传输特性，结果表明激子分裂效应能够有效提升电池光生电子产量，但由于材料限制，这种提升特性普适性还需进一步研究。
【作者】孙福洲；
【导师】李艳青；
【作者基本信息】苏州大学，凝聚态物理，2014，硕士
【关键词】有机太阳能电池；电子传输；TPBi；光生电子产量；酞菁铜；酞菁锰；激子分裂；并五苯；

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