新型結(jié)構(gòu)有機(jī)光伏電池的性能研究.pdf

1、一直以來(lái)，能源問(wèn)題制約著當(dāng)今世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，太陽(yáng)能作為一種環(huán)保能源以其諸多的優(yōu)勢(shì)而受到科學(xué)家的青睞，太陽(yáng)能電池可直接把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，可有效地解決能源危機(jī)問(wèn)題。有機(jī)太陽(yáng)能電池制作工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低廉，便于大面積制造，因此受到了更多研究者的關(guān)注。
　　 本論文則是針對(duì)基于CuPc/C60的有機(jī)小分子太陽(yáng)電池的研究，期望能進(jìn)一步的改善器件的性能，主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行研究：
　　 首先對(duì)CuPc/C60光伏電池進(jìn)行光學(xué)模

2、擬，根據(jù)光學(xué)干涉原理和擴(kuò)散理論建立模型，通過(guò)理論計(jì)算，分析得到器件內(nèi)部的光場(chǎng)分布情況，在此基礎(chǔ)上討論了激活層厚度的變化對(duì)激子產(chǎn)率的影響，最后得到在給定的ITO基底上所得到的最佳優(yōu)化結(jié)構(gòu)為：ITO(150nm)/CuPc(20nm)/C60(60nm)/Al(100nm)，這將有助于在實(shí)驗(yàn)中對(duì)器件結(jié)構(gòu)的確定。當(dāng)然，在計(jì)算過(guò)程中進(jìn)行了多次簡(jiǎn)化和假設(shè)，因此最后得到的計(jì)算結(jié)果會(huì)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果之間存在一定的差異。
　　 在上述優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)

3、上，我們利用熱蒸發(fā)蒸鍍技術(shù)制備了插入陰極修飾層NaCl后的有機(jī)光伏電池，實(shí)驗(yàn)表明器件的輸出特性有了顯著的改善。雖然模擬顯示，NaCl層并沒(méi)有對(duì)其光場(chǎng)分布產(chǎn)生顯著的影響，但實(shí)驗(yàn)表明它對(duì)其伏安特性的影響還是較為顯著的，當(dāng)NaCl層的厚度為1nm時(shí)，與無(wú)NaCl修飾層相比，短路電流密度提高了約2.3倍，開(kāi)路電壓提高了7mV，光電轉(zhuǎn)換效率提高了約2倍。為此在這一小節(jié)中，我們還利用隧穿效應(yīng)建立模型，簡(jiǎn)單分析了NaCl層對(duì)器件性能影響的機(jī)理，最后通

4、過(guò)實(shí)驗(yàn)方法確定NaCl層的最佳厚度為1.5nm，過(guò)薄或過(guò)厚都會(huì)引起器件性能的衰減。
　　 最后，我們建立光伏電池的等效電路數(shù)值模型，并主要利用MATLAB軟件仿真模擬，重點(diǎn)討論非理想因素對(duì)光電池伏安特性的影響。具體分析了電池的串、并聯(lián)電阻等因素對(duì)器件開(kāi)路電壓、短路電流密度、填充因子的影響。通過(guò)模擬分析，在這里可以得到如下結(jié)論：串聯(lián)電阻的減小可有效的提高短路電流和填充因子的大小，同時(shí)較大的并聯(lián)電阻有益于器件性能的提高。