有機(jī)聚合物光伏電池的制備及器件物理性能的模擬.pdf

1、目前光伏電池研究的方向是開發(fā)高效低成本的電池材料和制造技術(shù)。有機(jī)聚合物光伏電池采用共軛聚合物作為光伏材料，制作工藝簡單、成本低廉，可大面積制造，這使得有機(jī)聚合物光伏電池的研究越來越受到重視。雖然聚合物光伏電池的研究在最近幾年取得了顯著的發(fā)展，但其光電轉(zhuǎn)換效率仍很低，只有得到高效率、性能穩(wěn)定的光伏電池，才能實(shí)現(xiàn)聚合物光伏電池的商業(yè)化。 對于有機(jī)聚合物光伏電池效率的提高可以通過材料的選擇和器件結(jié)構(gòu)的優(yōu)化來實(shí)現(xiàn)。另外從理論上就器件中激

2、活層的厚度、給體受體所形成的微觀結(jié)構(gòu)對光電流、激子分裂效率的影響，電池的串、并聯(lián)電阻對電池的伏安特性的影響等進(jìn)行模擬分析，也為我們獲得高轉(zhuǎn)換效率的有機(jī)光伏電池提供了一個(gè)重要途徑。 本文首先合成了具有較高的電子親合能，較大的可見光吸收系數(shù)及較好的光穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性的有機(jī)染料對稱N,N'-二苯并咪唑-3,4,9,10-苝四羧酸二亞酰胺(PV)，以及溶解性能優(yōu)良的聚(3-十二烷基)噻吩(PDT)。并將PV作為電子受體材料、PDT作為

3、電子給體材料，制備了不同摻雜比例的PDT-PV復(fù)合膜異質(zhì)結(jié)光伏電池ITO/PDT-PV/A1，PV的加入增強(qiáng)了PDT對可見光的吸收，光伏器件的光電流特性明顯增大，光電轉(zhuǎn)化效率也得以提高；并研究了退火對復(fù)合膜的微觀結(jié)構(gòu)有序性、電池的光電轉(zhuǎn)換效率的影響。 在上述光伏電池器件制備和性能測試的基礎(chǔ)上，對給體-受體型異質(zhì)結(jié)有機(jī)聚合物光伏電池進(jìn)行了器件模擬和設(shè)計(jì)。根據(jù)光學(xué)原理和擴(kuò)散理論，建立了非相干光吸收模型和激子傳輸模型，模擬了限制有機(jī)光