缓冲层提高有机聚合物光伏电池性能研究

在分析有机聚合物复合体光伏电池机理及等效电路模型基础上,研究了界面旋涂缓冲层对聚合物给体/受体复合体结构光伏器件性能的影响.制备了基于P3HT/PCBM的给体 受体复合体薄膜有机光伏电池,并分别在有机活性层和ITO基底之间以及有机活性层和电极之间插入TFB和F8BT缓冲层.实验证明：在ITO和活性层之间旋涂TFB作为阳极缓冲层,可增加有机聚合物光伏器件的短路电流,在活性层和电极之间插入F8BT作为阴极缓冲层,可增大光伏器件的开路电压,提高器件的转换效率.     

有机光伏器件的激子阻挡层的工作机制

研究了有机光伏器件的激子阻挡层(EBL)的工作机制,对于像bathocuproine(BCP)和bathophenanthroline(Bphen)这样的电子阻挡层,主要利用的是他们的强的电子传输能力。而像copper phthalocyanine(CuPc)作为电子阻挡层则可利用它大的空穴传输能力和较低的HOMO能级。我们还发现当CuPc厚度为10～30nm时,CuPc表现出比BCP和Bphen高的EB特性。文中还较为详细地叙述了CuPc作为电子阻挡层的运行机制。     

有机聚合物受体给体复合体薄膜光伏电池性能研究

提出了用一种新的有机物－聚合物复合体薄膜制备受体给体聚合物光伏电池的思路,用于克服由于激子或极化子扩散范围短而熄灭造成的电荷分离与传输效率低的缺陷.在采用对称N,N′-二苯并咪唑3,4,9,10-四羧酸二亚酰胺和聚(2,5-二十五烷氧基对－苯撑乙烯)(ROPPV)为原材料制备成复合体薄膜,对其电学、光学及用其制作的光伏电池的性能进行了讨论.结果显示了导电聚合物－有机物复合体可代表一类新的有机半导体材料用于制造光伏电池 关键词： 有机光伏电池 有机染料 共轭聚合物 异质结     

氧化锌掺铝绒面薄膜在有机光伏电池中的应用

目前有机光伏电池的吸光活性层电学传输特性和光学吸收特性的不匹配是制约其能量转换效率提升的主要原因之一. 通过陷光结构对入射光进行调控, 提高电池对光的约束和俘获能力从而达到“电学薄”和“光学厚”的等效作用, 是解 决有机光伏电池电学和光学不匹配的有效手段. 本文采用湿法刻蚀技术获得了系列时间梯度的绒面氧化锌掺铝薄膜, 并将其作为有机光伏电池的入射陷光电极, 显著增强了电池的光学吸收. 研究发现, 当使用浓度0.5%的稀HCL腐蚀30 s后的氧化锌掺铝薄膜作为入射电极后, 电池的光电性能和效率显著增强. 基于此绒面电极电池的电流密度比平面结构的电池提高了8.17%, 效率改善了11.29%. 通过对绒面电极表面的修饰处理, 实现了电极与光活性层之间良好的界面接触, 从而减小了对电池的开路电压和填充因子的影响.     

有机EL器件MEH-PPV/Alq3的光伏特性

制备了ITO/MEH-PPV/Alq3/LiF/Al光伏(PV)器件. MEH-PPV和Alq3分别为电子受体和给体. 光谱响应曲线主要和Alq3的吸收光谱相匹配. 在功率为0.5 mW·cm2的紫外氙灯照射下电池的短路电流为2.4 μA·cm-2, 开路电压为2.6 V, Fill因子为0.71, 电池的能量转换效率达到0.9%. 在直流电的驱动下, 器件具有电致发光的特性并且发出明亮的桔红色光, 在15 V的直流电压驱动下, 最大亮度达到了1 000 cd·cm-2.     

有机太阳能电池研究进展

为了减轻当前能源危机所带来的压力,各国在太阳能电池等清洁能源领域投入了大量的人力、物力和财力.由于有机太阳能电池具有独特的优点（有机材料易于修饰,器件制备方法简便且可制备出柔韧器件）,并且随着相关研究的深入, 有机太阳能电池的能量转换效率逐步得到提高,这昭示了有机太阳能电池商业化的美好前景,目前已经有大批科研工作者投身于有机太阳能电池领域的研发工作.文章从太阳能电池小分子材料、聚合物材料和提高有机太阳能电池能量转换效率的方法这三方面入手,对有机太阳能电池领域进行综述.     

有机太阳能电池研究进展

为了减轻当前能源危机所带来的压力,各国在太阳能电池等清洁能源领域投入了大量的人力、物力和财力.由于有机太阳能电池具有独特的优点(有机材料易于修饰,器件制备方法简便且可制备出柔韧器件),并且随着相关研究的深入,有机太阳能电池的能量转换效率逐步得到提高,这昭示了有机太阳能电池商业化的美好前景,目前已经有大批科研工作者投身于有机太阳能电池领域的研发工作.文章从太阳能电池小分子材料、聚合物材料和提高有机太阳能电池能量转换效率的方法这三方面入手,对有机太阳能电池领域进行综述.     

Matlab在光伏电池实验中的应用

简述光伏电池实验的原理、实验方法及测量结果,并利用计算机和Matlab软件,对传统的实验进行了改进,为实验数据处理与理论分析提供了便利。     

激子位置不同微腔有机电致发光器件性能模拟

微腔有机电致发光器件(MOLED)的发光特性直接与微腔的结构相关,可以根据微腔器件的相关计算公式,运用传输矩阵法对MOLED进行模拟设计。本文对微腔总长度L=λ/2(λ:中心波长)不变情况下,激子在微腔内不同位置复合发光的电致发光(EL)光谱性能进行模拟并比较。结果表明:发光谱的峰值都在所设计的中心波长520nm处,半峰全宽(FWHM)都是17nm,激子处在微腔的中心区域时,峰值强度和积分强度都是最大,这是因为激子此时位于腔内电场的最大值处,偏离此处的两侧逐渐变小。以上结果表明:要制作出高效率的MOLED,必须使激子处于微腔内的最佳位置处。     

利用阴极修饰层提高有机光伏电池的性能及稳定性

分别制备了以苯甲酸锂、碳酸铯和聚氧化乙烯为阴极修饰层的基于P3HT∶PCBM体系的本体异质结有机光伏电池。比较了3种阴极修饰层对器件性能及稳定性的影响。结果表明:选择合适的阴极修饰层材料是提高光电转换效率、延长电池使用寿命的可行性途径之一。纯无机阴极修饰层不能有效地阻挡氧气和水进入活性层,对于减缓器件的性能衰退效果不如有机阴极修饰层材料。有机聚合物材料可以减小漏电流的产生,开路电压和填充因子都得到很大提高,有利于提高器件的性能及稳定性。合成可溶液加工的具有极性基团的共轭聚合物材料是未来阴极修饰层的发展方向。     

叠层荧光集光太阳能光伏器件的性能模拟和优化

荧光集光太阳能光伏器件可以减少太阳能电池的用量,有效降低光伏发电的成本.相对于单层荧光 集光太阳能光伏器件,叠层荧光集光太阳能光伏器件能分波段充分利用太阳光谱,提高荧光集光太阳能光伏 器件的效率,进一步降低光伏发电的成本.但是,叠层荧光集光太阳能光伏器件涉及较多的参量,难以通过实验 优化.本文分析了从单层到叠层荧光集光太阳能光伏器件的全部物理过程,建立了数学模型,并相应编制了 计算机模拟软件.运用上述软件,系统研究了器件尺寸、太阳能电池的带隙对光电转换效率的影响.     

掺杂CuPc的MEH-PPV/PCBM有机太阳电池研究

采用旋涂法制备了掺杂铜酞菁(CuPc)的聚(2-甲氧基,5-(2-乙基-乙氧基)-对苯乙炔)(MEH-PPV)/ 富勒烯衍生物(PCBM)有机太阳电池. 测试结果表明:掺杂15% CuPc的MEH-PPV/PCBM太阳电池效率(1.41%)比标准的MEH-PPV/PCBM太阳电池(1.26%)提高12%. 器件的吸收谱和迁移率测试表明CuPc导致的吸收谱增强和迁移率提高是器件效率提高的主要原因. 关键词： 有机太阳电池 CuPc掺杂 MEH-PPV/PCBM器件     

金纳米四面体增强有机太阳电池光吸收及光伏性能研究

为增强有机太阳能电池的光利用率,提高能量转换效率,本文合成了金四面体形状的纳米粒子,并用聚苯乙烯磺酸钠(PSS)包裹形成了核壳结构的金纳米四面体(Au@PSS tetrahedra NPs).将其掺杂到有机太阳能电池空穴提取层与活性层的界面处,利用表面等离子体共振效应来增强活性层对光的吸收,从而提高有机太阳能电池的能量转换效率.研究了掺杂浓度和PSS包裹厚度对电池性能的影响.结果表明:掺杂浓度为6%时,器件性能最佳,能量转换效率达到3.08%; PSS壳层厚度优化为2.5 nm时,转换效率达到3.65%,较标准电池提升了22.9%.电池性能的改善主要源于金四面体纳米粒子的共振吸收峰位于给体材料吸收谱范围内,纳米粒子的共振促进了给体的吸收,同时PSS壳层的引入促进了激子的解离和电荷的转移,上述因素的改善提升了电池的短路电流、填充因子和转换效率.     

有机体异质结太阳能电池的数值分析

介绍了一种有机体异质结太阳能电池的数值模拟方法,模型使用Onsager提出的成对复合理论,并结合了完善的无机半导体理论而提出来的,其结果与实验结果符合较好,证明了模型的正确性.在此基础上分析了器件的内建电场与工作温度对器件性能的影响,以及影响器件光电流的主要因素. 关键词： 有机太阳能电池 体异质结 数值分析     

瞬态光电流对有机薄膜光伏器件中肖特基接触的研究

制备了结构为氧化铟锡(ITO)/有机半导体/金属的有机薄膜光伏器件,电流--电压曲线显示其具有整流特性但有机半导体和电极间肖特基接触的内建电场方向很难判定.为了研究有机半导体和电极的肖特基接触特性,分别制备了结构为ITO/有机绝缘层/有机半导体/金属和ITO/有机半导体/有机绝缘层/金属的器件,通过调制激光照射下器件的瞬态光电流方向可容易判断有机半导体和电极间肖特基接触的内建电场方向,外加偏压下瞬态光电流的强度变化进一步证实了判断的正确性.     

Detailed analysis of ultrathin fluorescent red dye interlayer for organic photovoltaic cells

The influence of an ultrathin 4-(dicyanomethylene)-2-t-butyl-6-(1,1,7,7-tetramethyljulolidyl-9-enyl)-4H-pyran (DCJTB) fluorescent dye layer at donor/acceptor heterojunction on the performance of small-molecule organic photovoltaic (OPV) cell is studied. The structure of OPV cell is of indium-tin oxide (ITO)/copper phthalocyanine (CuPc)/DCJTB/fullerene (C₆₀)/bathophenanthroline (Bphen)/Ag. The results show that open circuit voltage (V_OC) increases to 0.57 V as the film thickness of DCJTB layer increases from 0.2 to 2.0 nm. By using an equivalent circuit model, the enhancement of V_OC is found to be attributed to the reduced reverse saturation current density (J_S) which is due to the lower highest occupied molecular orbital (HOMO) level in DCJTB than that in CuPc. Also, the short circuit current density (J_SC) is affected when the DCJTB layer becomes thicker, resulting from the high series resistance R_SA due to the low charge carrier mobility of fluorescent red dye.     

一种新型有机染料的宽带双光子吸收和光限幅特性的研究

研究了一种新型双共轭链有机染料分子的双光子吸收（TPA）及其光功率限幅特性，实验研究了该有机染料的双光子吸收谱和光功率限幅曲线. 结果证实在浓度为1×10^-2 mol/L的四氢呋喃（THF）溶液中，该有机染料在近红外区有宽达400nm的宽带非线性双光子吸收及光功率限幅特性. 它的双光子吸收谱存在三个峰，分别位于730，850和980nm，并且在850nm处有最大的TPA截面，为σ′₂＝25.9×10^-47　cm^{4·s 关键词： 宽带 双光子吸收 光限幅 双共轭链有机分子}     

激子复合区厚度对有机磁效应的影响

在常规型有机发光二极管的基础上, 通过改变发光层tri-(8-hydroxyquinoline) aluminum (III) (Alq₃)厚度, 研究了激子复合区厚度对有机发光二极管磁效应的影响.测量了器件在不同温度及偏压下电致发光及注入电流在外加磁场作用下的变化, 着重研究了低温下的有机磁电导效应和有机磁电致发光效应.实验发现, 低温(50 K)高磁场 (500 mT)下, 器件表现出随Alq₃厚度的减薄, 磁电导值由正到负再到正的非单调变化.利用磁场调控的超精细相互作用、 磁场抑制的三重态激子-电荷反应以及激子在界面的淬灭效应, 对有机磁电导在低温下表现出的现象进行了定性的解释.实验结果表明, 通过改变激子复合区的厚度, 可以实现对激子浓度的有效调节, 进而实现对有机磁电导和磁电致发光效应的调节. 该研究进一步丰富了有机磁效应的实验现象, 同时提供了一种调控有机磁效应的手段. 关键词： 激子复合区 激子浓度 有机磁电导 有机磁电致发光     

Insertion of fullerene layer for bulk heterojunction organic photovoltaic cell fabricated by electrospray deposition method

An improved power conversion efficiency (PCE) of bulk heterojunction organic photovoltaic cell (OPV) was achieved by inserting an n‐type [6,6]‐phenyl‐C61‐butyric acid methyl ester (PCBM) layer between the active layer and a metal electrode. The controlled substrate temperature was found to be a useful parameter for the multilayer structure (active layer/ PCBM) by the electrospray deposition method. Under optimized substrate temperature during the PCBM deposition, a multilayer structure could be formed, and the PCE was improved up to 1.94%.