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电源技术 2024年第10期48卷 2058-2065页

作者：甘永进邱贵新曾昭祥李玉霞覃斌毅玉林师范学院广西高校复杂系统优化与大数据处理重点实验室广西玉林537000 广西民族师范学院广西崇左532200 玉林师范学院物理与电信工程学院广西玉林537000 玉林师范学院广西应用数学中心广西玉林537000

为提高电池的效率、减少环境污染,提出一种结构为FTO/Zn(O_(0.3),S_(0.7))/FASnI_(3)/NiO/Au的无铅钙钛矿太阳电池。该电池以FASnI_(3)为光活性层,Zn(O_(0.3),S_(0.7))和NiO分别为电子传输层和空穴传输层,FTO和Au为接触电极。在太阳电... 详细信息

为提高电池的效率、减少环境污染,提出一种结构为FTO/Zn(O_(0.3),S_(0.7))/FASnI_(3)/NiO/Au的无铅钙钛矿太阳电池。该电池以FASnI_(3)为光活性层,Zn(O_(0.3),S_(0.7))和NiO分别为电子传输层和空穴传输层,FTO和Au为接触电极。在太阳电池电容模拟器(SCAPS)中构建模型并设置材料参数,通过控制变量法进行参数优化。结果表明,当FASnI_(3)厚度为500 nm时,器件对光子的吸收较充分,输出最高的功率转换效率(PCE);随着FASnI_(3)缺陷态密度的升高,器件内部载流子复合中心增多,提高了载流子复合率,控制FASnI_(3)缺陷态密度不超过10^(14) cm^(-3)可确保电池输出性能较佳;当Zn(O_(0.3),S_(0.7))的厚度和电子亲和势优化为30 nm和3.5 eV时,载流子运输更为有效,电池输出最高的PCE;增大Zn(O_(0.3),S_(0.7))与FASnI_(3)界面缺陷态密度,导致光生载流子在界面更容易被捕获,控制Zn(O_(0.3),S_(0.7))与FASnI_(3)界面缺陷态密度不超过10^(13) cm^(-3)有利于提高电池性能。

关键词：钙钛矿太阳电池 FASnI_(3) SCAPS仿真活性层厚度光电转换输出

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聚合物太阳能电池的机理及实验研究

聚合物太阳能电池的机理及实验研究

作者：王勇北京交通大学

学位级别：硕士

有机／聚合物太阳能电池具有低成本、良好的机械性和柔韧性、化学结构可操作性等优点,在光伏领域具有良好的发展前景。当前基于P3HT:PCBM的光伏器件能量转换效率已经超过8%,但仍未达到商业化的标准。目前,有机光伏的研究的热点集中于材... 详细信息

有机／聚合物太阳能电池具有低成本、良好的机械性和柔韧性、化学结构可操作性等优点,在光伏领域具有良好的发展前景。当前基于P3HT:PCBM的光伏器件能量转换效率已经超过8%,但仍未达到商业化的标准。目前,有机光伏的研究的热点集中于材料的选择和器件结构的优化两方面。本文选择P3HT:PCBM为材料,从优化器件结构着手,研究了不同活性层厚度和热处理温度对器件性能的影响。1、本文首先研究了活性层厚度与旋涂机转速的关系,通过调节转速制备了9种不同活性层厚度的太阳能电池,结构为ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PCBM (Xnm)/Al。测试了各对比器件的I-V曲线和吸收光谱,并计算了器件的串并联电阻。激子扩散长度与膜厚有关,电极收集电荷的效率受激子扩散长度影响。研究得出：当器件的活性层厚度为110nm时,激子扩散长度与激子分离界面-电极间的距离的差值最大,电极收集电荷最有效。器件的主要参数为Voc=0.64V、JSC=9.22 mA/cm2、FF=0.42、PCE=4.49%.,而活性层厚度为65nm时,器件的吸收最好,但给受体间接触面较小,导致激子分离效率较低;热处理可使P3HT的HUMO能级发生变化,但变化程度随器件活性层厚度的变化而变化。2、我们制备了8组结构完全相同的聚合物光伏器件,采用不同退火温度对8组器件进行热处理30分钟,然后测试个器件的I-V曲线、吸收光谱和外量子效率,并计算了各器件的串并联电阻。对所有参数进行归一化的整合后进行对比,发现当器件退火温度为145℃时,器件的性能最好,能量转换效率为4.09%,开路电压0.64V,短路电流密度9.23 mA/cm2,填充因子38%,串联电阻21.9ohm,并联电阻197.30hm。。热处理可使P3HT发生结构性变化,并且使复合膜内部排列更加规整,减少串联电阻,增加光吸收。本实验结果也表明,在退火时间为30分钟的前提下,P3HT发生结构性变化的温度在115℃-120℃之间。

关键词：有机太阳能电池共轭聚合物体相异质结活性层厚度退火温度激子

聚噻吩富勒烯本体异质结的光伏器件制备及研究

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聚噻吩富勒烯本体异质结的光伏器件制备及研究

作者：吕沙沙北京交通大学

学位级别：硕士

如何进一步提高聚合物太阳能电池的转换效率是人们普遍关注的问题,有机溶剂的选择、热处理、界面修饰,改变活性层给／受体材料的质量比,活性层溶液的浓度,利用电磁场处理等都可以影响器件性能。本论文着重从活性层溶液的浓度,制备薄膜... 详细信息

如何进一步提高聚合物太阳能电池的转换效率是人们普遍关注的问题,有机溶剂的选择、热处理、界面修饰,改变活性层给／受体材料的质量比,活性层溶液的浓度,利用电磁场处理等都可以影响器件性能。本论文着重从活性层溶液的浓度,制备薄膜时的转速,退火温度,不同的衬底等对活性层薄膜的影响作一系列探讨,从而揭示这些因素对器件性能的影响。本文首先制备了P3HT:PCBM湿法制备工作曲线,研究了P3HT:PCBM薄膜光学性质、薄膜厚度对P3HT:PCBM光伏器件的影响,以及退火前后器件性能的变化,最后研究了退火时间对器件形貌的影响。以透明导电材料为衬底制备聚合物柔性电池是近年来的热点。本文针对柔性衬底（PET-ITO）光伏器件进行了初步探索。由于柔性器件的膜厚不可用台阶仪直接测量,故首先根据吸光度与膜厚的对应关系,制备了基于柔性衬底的膜厚工作曲线;在此基础上,研究了柔性衬底器件上薄膜厚度对P3HT:PCBM光伏器件的影响,确定了最佳退火温度。最后,对以ITO玻璃为基底的器件与柔性衬底为基底的器件进行对比,说明衬底材料对器件的影响。

关键词：有机光伏活性层厚度浓度转速 P3HT 退火柔性

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聚合物有机太阳能电池器件的性能研究

聚合物有机太阳能电池器件的性能研究

作者：李占峰河北大学

学位级别：硕士

聚合物太阳能电池具有制造工艺简单、成本低、可卷曲、安全性高、能大面积制备等优点,具有广阔的应用前景,越来越受到人们的广泛关注。本文主要对聚合物太阳能电池的发展历史、发展现状及存在的问题进行了探讨,介绍了聚合物太阳能电池... 详细信息

聚合物太阳能电池具有制造工艺简单、成本低、可卷曲、安全性高、能大面积制备等优点,具有广阔的应用前景,越来越受到人们的广泛关注。本文主要对聚合物太阳能电池的发展历史、发展现状及存在的问题进行了探讨,介绍了聚合物太阳能电池的相关知识。为了获得较高的能量转换效率,本文研究了退火温度对聚合物太阳能电池器件的影响,并在退火的基础上,在太阳能电池的活性层和阴极之间加入一薄层ZnO作为空穴阻挡层。通过实验,我们得到:退火温度直接影响聚合物太阳能电池的能量转换效率,用P3HT:PCBM作为聚合物太阳电池活性层时,在退火温度为130℃时效果最好,能量转换效率达到2.65%;器件中加入ZnO层之后,能量转换效率明显提高,由原来的2.65%升高到3.45%。我们采用一种新的电子给体材料PCDTBT,与电子受体材料PCBM混合制成溶液作为聚合物太阳能电池的活性层,制备了4种不同结构的太阳能电池器件,通过与传统的活性层材料P3HT:PCBM相对比,发现旋涂活性层PCDTBT:PCBM的厚度为80nm时,电池的性能最好,新的材料可以使电池的能量转换效率大大提高,其电池器件在100mw/cm光照强度下,开路电压可达0.89V,短路电流密度为12.3mA/cm,能量转换效率为5.38%。本文还研究了电极修饰层对聚合物太阳能电池能量转换效率的影响,我们制备了结构相同、空穴传输层不同的聚合物有机太阳能电池器件,发现器件的性能与空穴传输层的电导率有关。随着空穴传输层电导率的增加,器件的短路电流密度增大,开路电压和填充因子减小。用PEDOT:PSS作为空穴传输层时,器件的性能最好,能量转换效率达到5.03%。

关键词：聚合物太阳能电池退火温度 ZnO PCDTBT PC71BM 能量转换效率活性层厚度电导率

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基于液晶的半透明聚合物太阳能电池性能研究

基于液晶的半透明聚合物太阳能电池性能研究

作者：杨启满河北大学

学位级别：硕士

聚合物太阳能电池具有诸多优点：成本低廉、制造工艺简单、可卷曲弯折、安全性能高、稳定性强、能大面积制备，具有非常广阔的应用前景，一直备受研究者的广泛关注。本文主要就聚合物太阳能电池的发展历史、发展现状及如何优化存在的问... 详细信息

聚合物太阳能电池具有诸多优点：成本低廉、制造工艺简单、可卷曲弯折、安全性能高、稳定性强、能大面积制备，具有非常广阔的应用前景，一直备受研究者的广泛关注。本文主要就聚合物太阳能电池的发展历史、发展现状及如何优化存在的问题进行了探讨，并从另一个重要方向：半透明电池进行研究。在半透明电池的基础上加入液晶材料，制备成液晶半透明电池，研究最佳活性层厚度优化了液晶半透明电池，然后把窄带隙材料PBDTTT-C-T应用到液晶半透明电池中。研究的目的是为了获得较高的能量转换效率，继而可以实现商业化生产。本文首先选择P3HT和PCBM制备成标准电池。为了制备半透明电池，对标准电池的AL的不同厚度的透射性进行了测试，得出当AL电池超过60nm时电池透射率几乎为0。然后在标准电池的基础上，把不透明的AL阴极用新材料ZnS代替一部分，制备成半透明的阴极，进而制备成半透明的电池，并把以AL和ZnS混合为阴极的半透明电池进行透射率的测试，得出当阴极制备条件为25nmAL和50nmZnS混合时，电池的透射率接近15%，效率达到2.3%。另外论文引入了液晶材料作为半透半反层。选择了两种液晶材料LC242和LC756，液晶LC242是全能向行的，作为聚合物的补偿膜成分，液晶LC756是具有手性性质的胆甾相液晶，可作为聚合物的补偿膜成分又具有旋光作用，当LC242和LC756以质量比95.53:4.47相配比，以半玻片作为液晶材料基底可以反射523为主波长带宽80nm左右的光，与P3HT和PCBM的吸收谱的峰值刚好吻合，利用液晶反射层使半透明的电池的效率由2.3%提升到2.71%。当和AL电极制备成的全反射层不透明电池进行对比，发现虽然AL全反射层电池的效率3.01%比液晶材料作为反射层的电池效率2.83%要高，但是AL电极作为全反射层后电池不是半透明，所以继续选择液晶材料进行深入研究。最后，在对液晶材料进行大量研究后，为了优化液晶材料作为反射层的半透明电池，我们从溶剂选择，活性层厚度，阴极的处理，液晶膜的制作工艺各个方面都进行了优化。最后在活性层厚度为200nm时，得到电池短路电流达到最大11.2mA/cm2，光电转换效率达到3.01%。在研究成果相对成熟，引入了新型的窄带隙材料PBDTTT-C-T，再配制新比例的LC242和LC756液晶材料，使这种新窄带隙的电池效率从6.21%提到到6.69%。

关键词：聚合物太阳能电池液晶材料半透明活性层厚度反射层

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本体异质结有机太阳能电池性能影响因素

大众科技 2010年第7期12卷 106-107,44页

作者：肖红斌武汉大学物理科学与技术学院湖北武汉430072

基于电子给体/受体共混体系制备的本体异质结有机太阳能电池是一种低能耗、高效率的有机光伏器件,是目前国内外研究的热点之一。作为器件的核心部分,光电转化共混活性层的质量优劣会直接影响电池的光电转换效率。文章以P3HT:PCBM共混体... 详细信息

基于电子给体/受体共混体系制备的本体异质结有机太阳能电池是一种低能耗、高效率的有机光伏器件,是目前国内外研究的热点之一。作为器件的核心部分,光电转化共混活性层的质量优劣会直接影响电池的光电转换效率。文章以P3HT:PCBM共混体系为基础探讨影响本体异质结有机太阳能电池性能的因素。研究发现,给/受体材料的共混比例、有机溶剂的沸点、活性层厚度以及器件的热退火处理等因素都可直接影响到太阳能电池的性能。

关键词：有机聚合物太阳能电池本体异质结共混比例有机溶剂沸点活性层厚度热退火