P_3HT/PCBM基有机太阳能电池性能提高的研究

以P3HT作为电子给体材料,PCBM作为电子受体材料,制成不同厚度活性层的本体异质结有机太阳能电池.从I-V特性曲线分析了厚度对电池性能的影响.制备了添加PEDOTPSS和TiO2作为空穴阻挡层的有机电池,通过分析I-V特性曲线和吸收光谱,找到提高电池性能的方法.     

退火对薄膜P3HT-PCBM太阳能电池的光电性能影响

以吩聚噻(P3HT)/C60的衍生物(PCBM)为活性层的太阳能电池为研究对象,研究薄膜退火对电池光电性能的影响.结果表明,退火能够提高材料的结晶度,增加光的透射率,降低反射率.在140℃温度下退火,该器件光电转化效率最大.     

活性层混合溶剂的选择对高分子太阳能电池性能的影响

高分子有机太阳能电池因为其简单的制作工艺和轻便稳定的特性而引起人们的广泛研究。控制活性层的形貌对于提高有机太阳能电池的光电性能有着至关重要的意义。使用两种不同的混合溶剂(氯仿/1,8-二碘代辛烷和氯苯/1,8-二碘代辛烷)来制备PTB7-Th:PC_(70)BM活性层。发现使用氯苯/1,8-二碘代辛烷能使活性层获得更好的相分离效果,从而有利于光的吸收和电荷的分离。相对于氯仿/1,8-二碘代辛烷,使用氯苯/1,8-二碘代辛烷的太阳能电池的光电转化效率从7.21%大幅提高到了8.86%。这主要来自短路电流密度(从15.1 mA/cm~(-2)提高至16.7 mA/cm~2)和填充因子(从61.2%提高至66.3%)的提高。结果表明使用氯苯/1,8-二碘代辛烷作为混合溶剂有利于制备高性能的基于PTB7-Th:PC_(70)BM的有机太阳能电池。     

溶剂退火和热退火双重优化对P3HT:PCBM活性层形貌和性能的影响

采用旋涂法制备了聚3-已基噻吩(P3HT)和富勒烯衍生物【6.6】-苯基-C61-丁酸甲酯(PC61BM)的共混薄膜,通过调控制备过程中活性层的旋涂时间及热退火温度,研究了溶剂退火结合热退火的双重优化对活性层形貌和性能的影响.利用紫外-可见光(UV-ViS)吸收光谱、原子力显微镜(AFM轻敲模式)和X射线衍射光谱(XRD)等测试手段,分别对P3HT︰PCBM活性层的形貌和性能进行了表征,结果表明,该制备方法可以有效地改善P3HT:PCBM活性层的形貌和性能.     

高温后退火对薄膜太阳能电池光电性能的影响

应用SILVACO仿真软件,对N、P区杂质浓度分别为1×1016和1×1017cm-3的非晶硅薄膜太阳能电池进行了后退火工艺仿真研究.结果表明:非晶硅薄膜太阳能电池的光谱响应特性随着后退火温度的升高和退火时间的增加而提高.与未后退火电池相比,保持后退火时间1 min,退火温度分别为900,950和1 000℃时,电池的短路电流(Isc)增加约5.39%;保持后退火温度为950℃,退火时间从1 min增加到5 min,电池的短路电流(Isc)提高约6.37%.但是,电池的光谱响应特性的提高与后退火工艺参数不成正比关系.为了减小后退火对电池杂质再分布的影响,确定最佳后退火工艺参数为950℃和4 min.研究表明在薄膜电池的生产中增加后退火工艺可以有效地提高薄膜太阳能电池的光谱响应性能.     

双重优化对基于P3HT:PCBM有机太阳能电池效率的提高

有效提高太阳能电池对光的吸收效率是提高太阳能电池能量转换效率的重要因素.在以poly(3-hexylthiophene)(P3HT)为电子给体材料,[6,6]-phenyl C60-butyric acid methyl eater(PCBM)为电子受体材料的有机太阳能电池中,Poly-(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrenesulfonate)(PEDOT:PSS)与活性层之间插入不同厚度的P3HT层,并在P3HT层最佳厚度的基础上,进一步在活性层中掺杂不同比例的Ag纳米粒子,双重优化了电池器件.当插入45 nm的P3HT层及掺杂质量比为5%的Ag纳米粒子时活性层薄膜的形貌及内部结构得到了改善,电池对光的吸收,及外量子效率得到了显著地提高,并出现红移现象.在25°C,光强为100 mW/cm2的条件下测量其短路电流密度JSC为11.21 mA/cm2,能量转化效率PCE为3.79%.     

退火处理对体异质结有机太阳能电池性能的影响

制备了结构为:ITO/PEDOT:PSS/P3HT+PCBM/LiF/Al的有机太阳能电池,研究退火对电池性能的影响,实验发现:经过60 min 150℃退火处理后,器件开路电压(Vo)c为0.57 V,短路电流密度(Js)c达到6.32 mA.cm-2,填充因子(FF)达到0.55,光电转换效率(ηp)达到2.01%,器件性能明显提高。探讨了退火对电池性能影响的内在原因。     

天然染料敏化太阳能电池研究

通过一种莓叶委陵菜（Potentilla fragarioides）提取的植物色素作为材料制作天然敏化电池（DSSCs）。基于染料在紫外-可见光（UV-1900）下测得的吸收光谱与在DSSCs中的光电性能染料敏化太阳能电池（DSSC）的开路电压（Uoc）、短路电流（Isc）以及光电转化效率（η）的影响。基于染料在DSSCs中的光电化学性能表明,莓叶委陵菜的开路电压（VOC）0.60 V,短路光电流密度（JSC）0.81m A cm^-2和光电转化效率（η）0.59%。     

氯苯和邻二氯苯及其混合物作为溶剂对P3HT/PCBM异质结活性层光电转换效率的影响

活性层的表面形态对有机异质结太阳能电池的光电转换至关重要。在实验过程中,为了能够获得较佳的表面形态和提高电池的转换效率,需要将活性层材料均匀的溶解在有机溶剂中。分别试验了以氯苯(CB)、邻二氯苯(O-DCB)及这两种溶剂按照1∶3的体积比例混溶物作为溶剂来进行旋涂制作薄膜太阳能电池。通过对比这三种不同溶剂所制成的电池的活性层的表面形态、吸收曲线,以及伏安曲线发现,氯苯和二氯苯互溶物组的产物性能明显优于单纯的氯苯组和邻二氯苯组。分析认为,在混溶物组两种溶剂的存在,使得P3HT和PCBM之间形成了明显的相分离从而提高了激子的分离效率致使产生更多的载流子,因而会产生明显的光电转换效率。     

退火温度对CH3NH3PbI3薄膜结构和性能的影响

采用真空双源共蒸发技术制备了CH_3NH_3PbI_3薄膜,研究了退火温度对CH_3NH_3PbI_3薄膜结构和性能的影响。利用XRD、原子力显微镜、紫外—可见—近红外分光光度计和霍尔效应仪研究了CH_3NH_3PbI_3薄膜的微观结构和光电性能。研究结果表明:合适的退火温度(95℃)有助于薄膜结晶度的提高,利于晶粒长大,使得晶界减少,界面处缺陷度较低,带电粒子迁移率提高。退火温度超过100℃时,薄膜热稳定性急聚下降,使CH_3NH_3PbI_3分解,部分I-以CH3NH3I的形式挥发,产生大量过剩Pb I2相,导致薄膜载流子浓度降低,导电性能下降。退火后的薄膜在可见光区域内吸收系数提高。退火温度为95℃时,薄膜禁带宽度1.66 e V最小,最接近理论值1.55 e V。     

活性层混合溶剂对高分子太阳能电池性能的影响

高分子有机太阳能电池因为其简单的制作工艺和轻便稳定的特性而引起人们的广泛研究。控制活性层的形貌对于提高有机太阳能电池的光电性能有着至关重要的意义。使用两种不同的混合溶剂(氯仿/1,8-二碘代辛烷和氯苯/1,8-二碘代辛烷)来制备PTB7-Th:PC_(70)BM活性层。发现使用氯苯/1,8-二碘代辛烷能使活性层获得更好的相分离效果,从而有利于光的吸收和电荷的分离。相对于氯仿/1,8-二碘代辛烷,使用氯苯/1,8-二碘代辛烷的太阳能电池的光电转化效率从7.21%大幅提高到了8.86%。这主要来自短路电流密度(从15.1 mA/cm~(-2)提高至16.7 mA/cm~2)和填充因子(从61.2%提高至66.3%)的提高。结果表明使用氯苯/1,8-二碘代辛烷作为混合溶剂有利于制备高性能的基于PTB7-Th:PC_(70)BM的有机太阳能电池。     

真空退火对Co/Ru多层膜磁阻性能的影响

采用超高真空电子束蒸镀的方法制备了Co/Ru金属多层膜,通过透射电镜、X射线衍射分析等结构分析仪器、磁性测试手段对薄膜的、微观与局域结构及磁性进行了研究.对Co/Ru多层膜样品进行真空退火处理,研究了退火后界面的变化及其对磁性和磁电阻性能的影响.退火增加了多层膜界面与表面的粗糙程度.Co/Ru界面处的互扩散和混合程度逐渐增大,多层膜的周期性有所降低.随着退火温度的升高,负磁阻逐渐减小,同时高场下开始出现正磁阻.     

光阳极结构对染料敏化太阳能电池性能的影响

染料敏化太阳能电池是一种新型的太阳能电池,通常用钛片做光阳极。用钛网代替钛片制备光阳极可组装成一种新型结构的染料敏化太阳能电池。采用电化学阳极氧化法,在磁力搅拌质量分数025%NH4F+体积分数225%H2O+乙二醇电解液作用下,在钛网和钛片表面制备TiO2纳米管阵列。其中,一组阳极氧化后的试样在具有微米颗粒的溶液中超声震荡。将制得的试样做光阳极组装染料敏化太阳能电池,并测试电池性能。用扫描电镜观察TiO2纳米管阵列。研究结果表明:阳极氧化所制备的TiO2纳米管阵列表面有覆盖层,超声处理可移去覆盖层,试样表面露出高度有序的纳米管阵列便于N719染料的灌入,而有效地提高染料敏化太阳能电池的光电转化效率。钛网光阳极组装的染料敏化太阳能电池比相同条件下钛片组装的电池,光电转换效率提高了74倍。     

基于多功能层TiO2薄膜增强染料敏化太阳能电池性能?

利用粒径为20和200nm TiO2在导电玻璃表面制备光阳极的光透明层薄膜、混合层薄膜以及散射层薄膜,通过有效地调整3种薄膜结构进而制备了染料敏化太阳能电池.研究表明,多功能层TiO2膜结构大幅度地提升了光电流,而且电子在多功能层TiO2膜内的界面传输阻抗较低.将3种薄膜有效结合并控制其厚度,可以有效地提高染料敏化太阳能电池的性能,在AM1.5,光强度为100 mW·cm-2的条件下,染料敏化太阳能电池光电转化效率可以提升至5.29%,电流密度达到11.7mA·cm-2.     

光伏电池温度对太阳能CPVT系统性能的影响

基于碟式聚光型光热光电综合利用技术(CPVT)系统的数学模型,推导系统集热效率与总能量效率关于电池温度的偏导数,从理论上分析电池温度对系统性能的影响规律.基于集热效率关于电池温度的偏导数,提出电池临界温度T_(crit)的概念,其与对流传热系数、 PV板发射率和聚光比相关.当电池温度T_(PV )T_(crit)时,系统集热效率随电池温度升高而减小,T_(PV )T_(crit)时,系统集热效率随电池温度升高而增大.通过模拟考察了不同风速、 PV板发射率和聚光器面积情况下,系统性能随导热流体入口温度的变化趋势,验证了理论分析的结论.     

光伏电池覆盖率和玻璃盖板对光伏太阳能热泵系统综合性能的影响

光伏太阳能热泵(PV-SAHP)系统具备光电、光热综合利用能力.在该系统中,光伏电池覆盖率的改变,会对系统的光电性能和光热性能产生完全相反的影响:覆盖率减小,系统得热增加,光电输出功率则减小;另一方面,在蒸发器表面加置玻璃盖板,同样会对系统的光电、光热性能产生类似的影响.为此,基于系统的动态分布参数模型,参考热力学第二定律,以系统的炬用效率为判据,研究光伏电池覆盖率和蒸发器玻璃盖板对系统综合性能的影响.结果显示,覆盖率的增大能够明显提高系统的综合性能;而加置玻璃盖板则会导致系统综合性能的下降.     

基于SQ2染料与P3HT的固态染料敏化太阳能电池

将近红外吸收染料SQ2与可见光吸收空穴传输材料P3HT结合起来制备固态染料敏化太阳能电池,并用锂盐对TiO2/SQ2表面进行处理来调节器件的光伏性能.通过模拟太阳光照射测试和单色光量子转换效率(IPCE)测试来研究器件的光电性能.测试结果表明,经过锂盐处理后,器件的短路电流(JSC)、填充因子(FF)和转换效率都获得提升.IPCE测试显示,经过锂盐处理后器件在P3HT吸收光谱范围内产生的量子效率没有变化,但在SQ2吸收光谱范围内产生的量子效率明显提升.通过分析得出结论是：锂盐处理不能提高P3HT所吸收的光量子转换效率,但可以提升SQ2染料所吸收的光量子转换效率,进而提高了固态染料敏化太阳能电池的光电转换效率.     

P3HT有机压阻器件受黏弹性的影响及其机械性能改进

制备了ITO\P3HT(100 nm)\Al(70 nm)结构的有机压阻器件,并测试了其在不同压力下的I-V特性,发现了承压后动态电学特性不同的两种类型的压阻器件,且两种压阻器件都表现出负压阻特性.现认为器件类型的分化可能是由于P3HT黏流形变的作用.为了减小黏流形变和改善薄膜弹性,提出了一种薄膜制备改进工艺:真空快速成膜工艺和退火处理,二者结合可以提高薄膜的杨氏模量,减小薄膜的黏流形变,提高其机械性能稳定性,有助于稳定压阻器件的性能,拓宽传感器的量程.     

溶剂退火处理空穴传输层对改善钙钛矿电池性能的研究

近年来,基于CH_3NH_3PbX_3(X=Cl,Br,I)材料的钙钛矿太阳能电池发展迅速。控制钙钛矿电池中每一层的形貌对于提高电池性能的影响至关重要。使用溶剂退火的方法处理空穴传输层(spiro-OMeTAD),使其表面形貌更加平整均匀,从而改善了空穴传输层与金属电极的接触,减小了电阻,更加有利于电子的传输和收集。使用氯仿进行溶剂退火以后,钙钛矿电池光电转化效率从原来的11.3%提高到了13.1%。其中开路电压、短路电流密度、和填充因子均有大幅提高。电池的迟滞现象从原来的8.8%减小到1.5%。经过长时间测试,使用溶剂退火以后的电池稳定性也有明显改善。研究论证了溶剂退火处理空穴传输层对于制备高性能、低迟滞、更稳定的钙钛矿太阳能电池具有至关重要的作用。     

退火温度对Nb掺杂SrTiO3薄膜光电化学性能的影响

研究了Nb掺杂SrTiO3薄膜的光电化学性能及其对储氢合金薄膜的光充电性能。采用射频磁控溅射将SrTiO3薄膜沉积在镍片基体上，在300-600℃退火处理后，采用直流磁控溅射将LaNi3.9Al1．3储氢合金薄膜沉积在镍片基体的背面构成SrTiO3／Ni／储氢合金电极。随着Nb掺杂SrTiO3薄膜热处理温度的升高，阳极光电流和光充电性能先增大后减小。