聚合物太阳能电池光电性能参数优化研究

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2、印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）签名：导师签名：日期：年月日万方数据摘要摘要聚合物太阳能电池具有易于面积集成、可制作在柔性基底上、器件制作工艺简单、成本低廉、还可以调整电子带隙、生产过程无污染等优势，成为当今的研究热点之一。Science最新报道，实验室的世界最高效率已经达到9.2%，相比实验研究取得的巨大成就，人们对利用有机太阳能电池工作的物理机理来编制仿真软件，仿真出最佳理论值这方面明显不足，这制约了有机太阳能电池性能的提高。本论文针对聚合物太阳能电池的机理编制出一套仿真软件系统，并在此基础上进行了优化器件结构的实验研究，旨在

3、提高器件光电转换效率。基于此，本论文做了如下工作：第一，以聚合物太阳能电池为模型，进行理论分析、模拟研究。对聚合物太阳能电池光电转换过程：光吸收产生激子、激子分离形成载流子、载流子传输和收集，进行软件模拟分析。利用VC++软件编制出一套仿真软件系统，同时采用了太阳能电池的等效电路，模拟聚合物太阳能电池的输出特性。本论文对激子的产生、载流子的传输、理论模型的建立、仿真的方法和仿真软件界面，都做了详细的阐述。同时，对仿真值与实验结果做了对比，实验值：2开路电压(Voc)0.66V，短路电流(Jsc)5.72mA/cm，填充因子(FF)0.36以及光电转2换效率(ηp)1.86%；仿真

4、值：开路电压(Voc)0.75V，短路电流(Jsc)9.82mA/cm，填充因子(FF)0.45以及光电转换效率(ηp)3.26%。由于软件系统中参数设置理想化等因素是产生的差别的原因。由于有机材料的价格比较昂贵，我开发的有机太阳能电池仿真软件系统能够起到节约成本，指导太阳能电池研究工作起到积极作用，同时能在太阳电池新品种、新工艺研究中发挥作用。第二，基于仿真软件系统生成的仿真值，分别对提高激子的产生率、传输率和离解率，降低激子的复合率进行实验研究，并取得了良好的效果，提高了器件效率。(1)给体/受体材料混合比例为1:4时效率最高，光电转换效率(ηp)1.87%，合适的比例会直接

5、影响成膜的表面形貌，改变给体相和受体相的分离状况，从而影响电池的开路电压和短路电流；(2)氯苯和氯仿的共溶剂时效率最高，光电转换效率(ηp)1.98%，得到不同的薄膜表面微相结构状态；(3)热处理温度为110℃效率最高，光电转换效率(ηp)1.77%，可以形成良好导电网络，有利于电荷的传输，I万方数据摘要增大器件的短路电流，提高填充因子；(4)用Bphen做缓冲层厚度是10nm时效率最高，光电转换效率(ηp)1.68%，减少电子/空穴复合率，可提高器件的开路电压和短路电流。关键词：聚合物太阳能电池，体异质结，仿真软件，光电效率II万方数据AbstractABSTRACTBecau

6、sepolymersolarcellhasmanyadvantages,suchas:easytointegrate,beingfabricatedonflexiblesubstrate,simpletechnologyprocess,lowcost,adjustablebandgap,andnopollution,itisgraduallybecomingahotspotintheenergyarea.Accordingtothelatestreport,thehighestefficiencyofpolymersolarcellhasreached9.2%.Comparing

7、withexperimentalachievements,thereisanobviousdeficiencyontheoreticalcalculation,simulatedbyprogramsoftwarebasedonphysicalmechanismoforganicsolarcells,whichrestrictsimprovementonperformanceoforganicsolarcells.Onthebasisofmechanismofpolymersola