聚合物太陽能電池活性層摻雜濃度對器件性能的影響及極性可變的鈣鈦礦光伏器件的研究.pdf

1、高效率的把太陽能轉(zhuǎn)化為電能是解決人類能源危機(jī)最有效和最直接的途徑之一，因而將太陽光轉(zhuǎn)化成電能的光伏產(chǎn)業(yè)近年越來越受到人們的重視。薄膜太陽能電池由于其巨大的應(yīng)用潛力和低廉的價格優(yōu)勢，近年來已成為人類應(yīng)對能源危機(jī)開發(fā)利用清潔能源的研究熱點，其中最具應(yīng)用前景和代表性的是聚合物太陽能電池和鈣鈦礦太陽能電池。本論文的工作主要就聚3-己基噻吩:富勒烯(P3HT∶PCBM)體系薄膜太陽能電池中活性層摻雜濃度對器件性能的影響和有機(jī)-無機(jī)鹵化物鈣鈦礦體系

2、中極性可變的光伏器件兩方面工作展開研究:
　　1.使用不同溶劑的活性層溶液和器件后退火處理來調(diào)控基于P3HT∶PCBM體系的聚合物太陽能電池器件活性層的摻雜濃度，通過電容-電壓測量、光學(xué)顯微成像和MATLAB模擬計算研究了器件活性層摻雜濃度對器件性能的影響。研究結(jié)果表明活性層摻雜濃度和器件性能之間有著直接的聯(lián)系，低摻雜濃度會使器件的短路電流升高，而使器件的開路電壓下降。低摻雜濃度能夠?qū)е螺^寬的耗盡區(qū)，這有利于活性層中載流子的收集。

3、實驗數(shù)據(jù)和模擬計算的一致性很好的說明在聚合物太陽能電池中開路電壓隨著摻雜濃度的增加而線性增加?；钚詫颖砻嫘蚊驳淖兓f明無論是使用低沸點的溶劑使活性層緩慢干燥還是通過熱退火增加P3HT和PCBM的結(jié)晶度和相分離，都能夠減少活性層的缺陷密度從而降低其摻雜濃度。
　　2.在有機(jī)-無機(jī)鹵化物鈣鈦礦體系中通過新型結(jié)構(gòu)ITO/PEDOT∶PSS/CH3NH3PbI3/MoO3/Al實現(xiàn)了極性可變的光伏器件，該新結(jié)構(gòu)極性可變的光伏器件為該領(lǐng)域的

4、研究開辟了新的方向。通過該新型結(jié)構(gòu)光伏器件的新特性發(fā)現(xiàn)和證明在有機(jī)-無機(jī)鹵化物鈣鈦礦材料中存在大量可移動的離子。在外加電場的作用下移動離子在器件電極界面處的聚積使界面處的半導(dǎo)體材料鈣鈦礦界面處的能帶發(fā)生彎曲，隨著外加電場方向的不同半導(dǎo)體材料鈣鈦礦界面處聚積的電荷性極性也不同，其能帶彎曲的方向也就不同，從而器件在相反方向的外加電場下極性就會反轉(zhuǎn)。移動離子的存在對鈣鈦礦光伏器件的性能有著重要的影響，在電流-電壓測量過程中的滯后現(xiàn)象就是由于移