一、有机太阳能电池即将产业化（论文文献综述）
魏雪琪[1]（2021）在《有机太阳能电池中氧化锡界面修饰及性能研究》文中指出
任美玲[2]（2021）在《添加剂调控活性层形貌实现高效有机太阳能电池的研究》文中认为有机太阳能电池（OSCs）具有制造工艺简单、重量轻、耗资低、可批量生产、柔性等优点在科学界吸引着大量的科研人员关注,并取得迅速发展。近三十年来,通过新型半导体材料的设计、界面材料的发展、器件结构的优化,OSCs的能量转化效率（PCEs）已经超过17%,并接近商业化的门栏。而溶剂添加剂是一种优化活性层形貌,能获得高性能PSC的简单有效方法。例如最传统添加剂DIO和CN等成功地利用来优化了各种OSCs的形貌,但卤素原子带来的毒性限制了它们相应的大规模应用,因此寻找绿色环保的添加剂是很有必要的。本文以经典的聚合物给体材料（PTB7-Th）和富勒烯衍生物受体材料(PC71BM)作为活性层的主体材料,采用绿色、低毒、无毒的添加剂来调控太阳能电池活性层的形貌,并优化器件的性能。通过电流密度-电压（J-V）、外量子效率（EQE）、原子力显微镜（AFM）、透射电镜（TEM）、空间电荷限制电流（SCLC）、阻抗谱（IS）、掠入射广角X射线散射仪（GIWAXS）、掠入射小角度X射线散射（GISAXS）、水接触角（WCA）、激子解离等手段,分析了添加剂对OSCs的影响。具体内容如下:（1）在活性层PTB7-Th:PC71BM中引入一种无毒、无卤素的添加剂水杨酸乙酯（EHB）,并制备了结构为:ITO/Zn O/PTB7-Th:PC71BM/Mo O3/Ag的倒置器件,研究了EHB对太阳能电池性能的影响。研究发现:活性层中添加体积分数为2%～7%的EHB添加剂可显着提高PCE,其中5%的EHB获得最佳的器件性能,PCE达到9.64%。通过GIWAXS的测试表明EHB提升了活性层的有序分子堆积,提高了电荷传输;GISAXS和WCA测试结果表明:添加5%EHB活性层共混膜的上表面顶部为PTB7-Th富集区,这有益于激子在界面处的解离和电荷传输,并且抑制了电荷的复合,从而器件的性能都得到提高;AFM、TEM等形貌测试结果表明:EHB使给体和受体有较好的溶解并重新排列,使得分子有序度较高,这通常出现更多的结晶相和减少富勒烯团聚,改善活性层中的载流子输运和给受体表面接触;此外,SCLC、IS、激子解离等表明添加剂可以促进电荷提取,抑制电荷复合,从而提高能量转换效率。（2）在活性层PTB7-Th:PC71BM中添加不同浓度（0%、1%、3%、5%、7%）的绿色溶剂添加剂甲氧基甲基苯硫醚（MPS）,并制备了结构为:ITO/Zn O/PTB7-Th:PC71BM/Mo O3/Ag的倒置器件,研究了MPS对太阳能电池光伏性能的影响。AFM和TEM研究结果表明:MPS使得活性层表面的粗糙度值变小、富勒烯团聚减少、活性层形貌得到优化,有利于电荷的传输;SCLC、激子解离分析表明:当加入添加剂后光生激子明显增多,同时抑制电荷复合,激子解离率得到提高,提高了电荷传输,所以最终光伏性能得到明显提高;当溶剂添加剂MPS的浓度为3%,器件效率最佳,达到9.24%。（3）在活性层PTB7-Th:PC71BM中添加不同浓度（0%、0.5%、1%、3%）的、可作为食品添加剂的溶剂添加剂苯甲酸甲酯（MBZ）,并制备了结构为:ITO/Zn O/PTB7-Th:PC71BM/Mo O3/Ag的倒置器件,研究了MBZ对太阳能电池光伏性能的影响;AFM、TEM等形貌测试研究表明:MBZ使给体和受体充分溶解,减少富勒烯团聚;通过SCLC、激子解离等的表征,添加剂对其光伏器件的载流子迁移率得到了有效的提高,可以促进电荷提取,抑制电荷复合,且器件内部迁移更均衡,形成良好的互传网络结构的通道,从而提高能量转换效率。
仝雅惠[3]（2021）在《溶剂蒸汽辅助热退火工艺对PTB7:PC71BM有机太阳能电池性能优化研究》文中研究说明有机太阳能电池（OPVs）由于具有环保低能耗、轻量低成本、柔性、可溶液加工和大面积印刷制备的综合性优势而受到广泛关注。目前OPVs的光电转换效率（PCE）已经超过18%,但与实现商业化生产所要求的高效率仍然具有很大差距。为了进一步提高器件性能,需要从材料设计、器件结构和制备工艺这三方面进行改进,其中活性层形貌是影响器件整体性能的关键性因素,通过适当调控活性层的结晶度、π-π堆积程度和表面粗糙度,可以有效改善激子解离和载流子传输。本论文利用低成本、易操作的溶剂蒸汽退火工艺（SVA）对基于PTB7:PC71BM体系的OPVs进行优化,成功器件效率从7.96%提高至9.64%,并建立了溶剂蒸汽的极性与活性层薄膜和器件性能之间的关系。随后将溶剂蒸汽辅助热退火工艺（TA+SVA,SVA+TA）继续应用到该体系中,不同顺序的退火组合工艺均可以将器件性能提高11%,并对不同顺序的溶剂蒸汽辅助热退火工艺与活性层薄膜和器件性能之间的关系做了进一步的深入探究。本文的主要研究工作如下:1、对基于PTB7:PC71BM体系的标准器件进行优化,具体包括对活性层的厚度、电子传输层沉积的厚度和速率的调控,结果表明当活性层厚度为85 nm,电子传输层沉积的厚度为0.7 nm,沉积速率为0.03（?）/s时,获得性能最优的标准器件（7.96%）。2、应用SVA工艺优化PTB7:PC71BM体系的器件性能,具体包括不同极性有机溶剂的选择、退火时间和退火温度的调控,以及活性层朝向的对比探究。经氯苯SVA处理的器件性能最优（9.64%）,其次是经甲醇SVA处理的器件（9.23%）,最后是经氯仿SVA处理的器件（8.95%）,与标准器件相比性能分别提高了21%、16%和12%,而经其他有机溶剂SVA处理后的器件效率与标准器件相比,变化不大。3、通过对不同极性SVA处理后的器件进行一系列的表征和测试,对比研究了活性层的表面形貌、吸光性能、结晶度、组分分布和载流子迁移率等,发现经氯苯SVA处理后的活性层对太阳光具有更强的吸收能力,有效提高了器件的JSC值;给受体相区相互贯穿形成的网络结构更有利于电荷的提取和传输,有效提高了器件的FF值;相对更为平衡的电子迁移率和空穴迁移率使得JSC值和FF值得以同步提高,并最终实现9.64%的优异性能。4、应用不同退火顺序的溶剂蒸汽辅助热退火工艺（TA+SVA,SVA+TA）对基于PTB7:PC71BM体系的标准器件进行优化,性能测试结果表明不同退火顺序处理均将器件效率提高11%。进一步对不同顺序退火处理的器件进行表征和测试,结果表明对于活性层形貌的影响,SVA+TA处理更有利于形成给受体相相互贯穿的网络状相分离结构;对于活性层吸光性能的影响,SVA+TA处理更有利于提高活性层中PTB7的吸收强度,而TA+SVA处理则是更有利于PC71BM吸收强度的改善;对于活性层的分子结晶度的影响,SVA+TA处理可以改善活性层中PTB7的结晶度,而SVA+TA对于其结晶度没有影响;对于载流子迁移率的影响,二者均可以有效提高载流子迁移率,但是TA+SVA处理可以获得更为平衡的电子载迁移率和空穴迁移率的比值,有效降低空间电荷的积累。
苏振英[4]（2021）在《PM6:Y6基三元有机太阳能电池性能的研究》文中指出有机太阳能电池作为一种极具发展前景的可再生能源技术,具有质轻、半透明、柔性、环保等优点。通常,有机太阳能电池的活性层主要由一种给体和一种受体组成。而三元有机太阳能电池通过引入第三组分来增强活性层的吸光能力或优化微观形貌,进而提高激子解离和电荷传输性能,最终提高能量转换效率（PCE）。三元有机太阳能电池不仅保持了二元有机太阳能电池简洁的制备工艺,还可以通过第三组分增强对光子的俘获来提升器件的光电性能。由于第三组分的引入,三元有机太阳能电池中活性层的形貌和载流子动力学过程变得更加复杂,需要进一步探究器件性能提升的内在原因及工作机理。本论文以高效的二元有机太阳能电池为出发点,通过选择合适的材料作为第三组分,以达到提升光子俘获、激子解离和电荷传输等基本物理过程的效率,提高器件性能的目标。通过材料的表征和器件的光电性能测试等分析方法,证实了第三组分在三元器件中的作用,揭示了三元有机太阳能电池性能提升的内在原因和工作机理。主要研究内容如下:（1）将具有中等带隙的非富勒烯受体ITIC作为第三组分,引入PM6:Y6二元体系中,成功制备出基于PM6:Y6:ITIC的三元器件。相比于PM6:Y6二元器件,三元器件的短路电流密度(JSC)、开路电压(VOC)和填充因子（FF）同时得到了提升。当ITIC占受体的比例为5 wt%时,三元器件的PCE从15.5%提升至最高的16.6%。ITIC的吸收光谱与PM6:Y6主体系的互补,使器件提升了光子俘获能力。同时,ITIC与Y6之间形成了具有能量转移机制的合金受体,使活性层中的激子解离和载流子传输效率得到明显提升。平衡的电子和空穴迁移率降低了器件中的分子复合及能量损失。这一工作表明利用具有能量转移的受体作为第三组分与主受体形成的受体合金可以高效的提升器件的性能。（2）首次将一种简单的有机小分子材料BTB作为第三组分应用于PM6:Y6体系的有机太阳能电池中。BTB分子与主受体分子间的相互作用,改变了受体分子空间位阻,增强了活性层对太阳光的吸收,并且可以调节活性层的形貌,优化活性层的互穿网络结构,有利于提高激子解离效率和电荷传输与收集效率。当BTB分子占受体比例为1 wt%时,器件的JSC和FF得到明显提升,最优的三元器件的PCE超过了16.7%。此外,BTB的引入有利于提高器件的稳定性,在70℃下保存18个小时后,PCE仍在保持初始效率的60%以上,而PM6:Y6二元器件的PCE已降低至初始效率的45%。将BTB分子应用于PM6:BTP-BO-4F体系,最优的三元器件PCE超过17.3%。实验证明该体系的器件性能提升的内在原因与PM6:Y6体系的一致,表明BTB分子同样适用于其他体系的有机太阳能电池。
张洲[5]（2021）在《基于钛氧簇的阴极界面层在聚合物太阳能电池中的性能研究》文中认为以有机半导体为吸光材料的有机太阳能电池（OSC）具有质轻、半透明、可卷对卷柔性制备等特点,显示出巨大的应用潜力。有机太阳能电池器件是由吸光层、界面层和电极构成,其中界面层位于吸光层和电极之间,根据所在电极处相对极性的不同分为阴极界面层（CIL）和阳极界面层（AIL）,它们对光电器件中载流子传输行为的调节及改善器件的能量转换效率等方面具有重要的作用。其中,对具有电子传输功能的阴极界面层材料的要求为能有效降低阴极功函、良好的电子迁移率和导电性、优异的成膜性和高效的电荷提取能力。基于以上要求,我们发展了以环状钛氧簇（CTOC）为分子模型的新型阴极界面材料,并成功地用于高效聚合物太阳能电池中。本文的主要内容如下:第一章简要概述了有机太阳能电池的发展历史、器件结构、工作原理、性能参数以及吸光材料的创新发展,并介绍了界面层材料在有机太阳能电池中的研究现状,最后提出了本论文的设计思路和研究内容。第二章开发了一种合成简单、成本低廉的以环状钛氧簇（CTOC）为无机核,以萘类溴化铵盐为电解质的有机-无机杂化电解质材料CTOC-N-Br。CTOC-N-Br在醇溶液中显示出优异的溶解性,通过紫外光电子能谱（UPS）的测试发现该材料可有效降低银电极的功函,从电子自旋共振（ESR）发现该材料具有明显的电子自掺杂效应,可高效地进行电子的提取和传输。利用掠入射广角X射线衍射（GIWAXS）和原子力显微镜（AFM）发现CTOC-N-Br存在良好的非晶态成膜性。作为一种通用性较好的阴极界面层材料用于非富勒烯和富勒烯型聚合物太阳能电池中,分别取得了17.19%（PM6:BTP-4Cl）、12.91%（PM6:IT-4F）、8.72%(PM6:PC71BM)、8.87%(PTB7-Th:PC71BM)的优异能量转换效率。第三章通过配体交换的方法,将4-甲基苯甲酸、苯甲酸和4-三氟甲基苯甲酸修饰在CTOC的外围,即合成了苯基功能化的CTOC-CH3、CTOC-H和CTOC-CF3,将其作为阴极界面材料应用于PM6:BTP-4Cl的聚合物太阳能电池中,分别取得了17.08%、17.02%和15.87%的能量转换效率。通过紫外光电子能谱发现CTOC-CH3、CTOC-H和CTOC-CF3可以在金属表面形成界面偶极子,从而显着降低银电极的功函;从电子自旋共振的测试发现CTOC-CH3、CTOC-H和CTOC-CF3与非富勒烯受体之间具有强效的n电子掺杂效应。另一方面,通过在这些材料的醇溶液中掺入10%质量分数的聚乙二醇,以此降低它们的结晶性。通过原子力显微镜发现聚乙二醇的掺杂使它们形成了更优的薄膜形貌。得益于薄膜质量的提高,CTOC-CH3、CTOC-H和CTOC-CF3的器件能量转换效率分别进一步提升至17.26%、17.23%和16.77%。
崔苏倩[6]（2021）在《A1-D-A2-D-A1型非稠环核有机太阳能电池受体材料的合成及性能研究》文中认为有机太阳能电池（Organic solar cells,OSCs）因其质轻、工艺简单、可溶液加工,可制备成大面积器件等优点,备受研究者关注。本论文系统综述了非富勒烯电子受体（NFAs）材料的研究进展。针对当前高效NFAs材料复杂稠环结构合成步骤繁琐、纯化难、产率低以及难以实用化等关键科学问题,本论文利用分子间非共价键作用力,通过构建分子结构简单、成本低和易合成的新型非稠环核电子受体材料,合成了基于烷基链修饰的噻吩并噻吩单元为给电子（D）单元、不同吸电子（A2）骨架核、以及不同末端受体（A）基团的A1-D-A2-D-A1型线性小分子受体材料。系统研究这些受体材料的热稳定性能、光学性能和电化学性能。构筑了基于非富勒烯受体的太阳能电池器件,揭示了材料分子结构与其光伏性能之间的关系。本论文主要研究内容如下:（1）、分别以氰基罗丹宁和茚酮为末端基团,4,7-二溴-5,6-二氟-2-辛基-2H-苯并[d][1,2,3]三氮唑为吸电子骨架核,构筑了两个新型非富勒烯电子受体材料BTZC8RCN和BTZC8IDD。系统研究了BTZC8RCN和BTZC8IDD在吸光能力、电化学能级、热稳定性以及光伏性能等方面的影响。研究发现:基于PBDB-T:BTZC8RCN:N2200和PBDB-T:BTZC8IDD:N2200构筑的三元器件的光电转换效率（PCE）分别为6.56%和7.44%。（2）、针对上述材料混溶性差、易聚集的缺陷,选择长烷基链修饰的4,7-二溴-5,6-二氟-2-（2-己基葵基）苯并[C][1,2,5]噻二唑为中心核受体单元,电子迁移率高的4,7-二溴-5,6-双（辛氧基）-2,1,3-苯并噻二唑为受体单元,3-十一烷基噻吩并[3,2-B]噻吩为给体单元,构筑了BTZC16RCN和BHTRCN两个新型受体材料。系统研究了BTZC16RCN和BHTRCN在吸光能力、电化学能级、热稳定性以及光伏性能等方面的影响。基于PBDB-T:BTZC16RCN:N2200和PBDB-T:BHTRCN:N2200构筑的三元器件的PCE分别为7.86和7.20%。（3）、为了避免分子结构过度聚集,在主链给体单元内引入具有位阻效应的氧烷基链,中心核选用结构简单的双氟苯单元,设计并合成DFBTTO8和DFBTTO16两个受体材料。系统研究了DFBTTO8和DFBTTO16的热稳定性、光物理性、电化学性以及光伏性能等方面的影响。基于PBDB-T:DFBTTO16为活性层的二元器件的PCE为1.16%。
董亚雨[7]（2021）在《多酸基化合物掺杂空穴传输层的PSCs光电性能研究》文中研究表明由于制备工艺简单、成本低以及光电性能优异等优点,钙钛矿太阳能电池（Perovskite solar cells:PSCs）已成为光伏领域的后起之秀。尽管高效的光电转换效率（PCE）使PSCs成为商业化光伏产品中有力的竞争者,但决定其商业化的主要因素正在转向电池的长期操作稳定性及与铅有关的环境污染问题。相比于无铅钙钛矿光伏器件的低效率和稳定性,铅元素和2,2’,7,7’-四[N,N-二（4-甲氧基苯基）氨基]-9,9’-螺二芴（Spiro-OMe TAD）仍然是PSCs的重要组成部分。针对Spiro-OMe TAD不可控的空气氧化过程引起的稳定性以及铅污染问题,本文拟以能级匹配为导向,设计合成了基于多金属氧酸盐（POM）和金属有机框架（MOF）的功能化化合物作为空穴传输材料（HTM）体系的新型掺杂剂,实现不受空气等外界环境影响的定量可控氧化Spiro-OMe TAD,抑制铅泄露,同时探究了材料结构与电池性能之间的构效关系、电荷传输动力学以及作用机理。设计合成了具有强电子接受能力的化合物[Cu（phen）2]2[(α-Mo8O26)]（phen:1,10-邻菲罗啉）（POM-Cu-Phen）,将其用于HTM薄膜的新型掺杂剂。在惰性条件下,POM-Cu-Phen可以取代不可控的空气氧化过程,实现可控地氧化Spiro-OMe TAD以提升HTM薄膜性能。有效的电荷萃取和传输抑制了电荷复合。相比于空白器件（16.91%）,最优浓度掺杂的器件可实现高达18.72%的PCE,提升了10.7%。同时,共轭有机配体的引入增强了器件的长期稳定性,大气环境下放置近一个月后,掺杂后的器件仍能保持初始PCE的85%。为了解决POM的聚集以及材料的尺寸问题,将POM分子均匀的分散于多孔性的MOF中,构筑了POM与MOF结合的化合物:[Cu2（BTC）4/3（H2O）2]6-[H3PMo12O40]2（BTC:均苯三甲酸）（POM@Cu-BTC）。该类材料被首次用于HTM薄膜的化学掺杂剂,H3PMo12O40分子中高价的Mo6+可以在惰性氛围下化学氧化Spiro-OMe TAD,电导率和空穴迁移率提升了近两倍。POM@Cu-BTC提升了电荷的传输效率,抑制电荷复合。结合不断优化的电池制备工艺,POM@Cu-BTC掺杂后PSCs的填充因子高达0.8,PCE从空白器件的20.21%提升至21.44%。更重要的是,MOF骨架的多孔性结构可以容纳吸湿性的锂盐,阻断了其与水分子的接触路径。无封装电池储存一个月后,POM@Cu-BTC掺杂后的器件仍保持其初始PCE的90%左右,表现出优异的稳定性。鉴于电池的长期稳定性以及与铅离子有关的环境问题,构筑了一系列MOF负载POM的功能化主-客体化合物:POM@MOF-545,该体系融合了POM的氧化能力和MOF-545的稳定性。在惰性环境下,负载的POM分子实现了对Spiro-OMe TAD的可控氧化,且氧化能力可以通过简单地调控POM的负载量实现。与空白HTM薄膜相比,POM@MOF-545掺杂后电导率和空穴迁移率提升了约两倍。MOF-545骨架的卟啉配体可以钝化与HTM薄膜接触的钙钛矿界面,弥补缺陷,提升电荷的有效传输,抑制电荷的复合速率。POM与MOF的协同效应提升了PSCs的PCE（21.53%）和长期稳定性（>1000 h）。更重要的是,体系中的活性位点,例如卟啉的氮原子和POM分子的端基氧原子,赋予POM@MOF-545优异的吸附性能,可以有效吸附Pb2+离子,抑制铅泄露,降低对环境的影响。本文通过简单有效的化学掺杂策略同时解决了PSCs商业化面临的主要挑战,例如长期操作稳定性和铅污染问题,为制备稳定且环境友好型的可持续光伏器件提供了理论基础,对器件的产业化发展具有重要意义。
王敏瑞[8]（2021）在《增强光电化学分解水活性的新策略探索》文中研究表明能源是推动人类社会进步和科技发展的源动力,长久以来人类社会已形成以煤炭、石油、天然气等化石能源为主的能源结构。而近年来,随着化石能源的不断消耗,一方面化石能源储量有限,有些化石能源即将消耗殆尽,另一方面化石能源的大量消耗造成二氧化碳等“温室气体”的大量排放,严重破坏着地球的生态环境。因此,为缓解目前全球能源短缺和生态环境恶化问题,继续保持和推进人类社会的不断进步和科技的创新发展,探索和寻找新型清洁可在生能源,成为全球科学家们的研究重点和热点之一。氢能作为未来具有巨大应用潜力的新型能源之一,具有能量密度高、清洁无污染、易与传统能源和技术对接等特点,有望在不久的将来替代传统化石能源。目前基于氢能利用的各项技术已陆续获得人们的广泛关注和不断完善发展。然而,目前氢能的产生依然主要依赖化石能源裂解产生或通过电解水产生,这些方法依然无法完全避免化石能源的消耗和“温室气体”的排放。因此,探索和发展基于新能源利用的高效产氢新技术对于未来氢能发展至关重要。太阳能作为另一种重要的新能源形式,具有储量丰富、来源广泛、绿色清洁等特点。近年来,随着光催化、光电化学（PEC）等技术的发展,可实现利用太阳能分解水产生氢气。这使得基于太阳能利用的光催化、PEC分解水等技术,有望成为未来产氢的潜在的解决方案之一。而相对于光催化分解水制氢,PEC分解水制氢具有更高的太阳能转换效率,且产生的氢气与氧气更容易分离,更适合大规模工业化生产,被认为是最具应用发展潜力的新型制氢技术之一。虽然,经过多年的研究,PEC分解水技术已得到了飞速的发展,但其太阳能产氢（STH）效率距离规模化应用要求依然具有较大差距。因此,如何进一步提高PEC分解水效率,探索和制备高效PEC电极是该领域的研究热点。为进一步提高PEC分解水效率,我们选择制约PEC分解水效率提升瓶颈的光阳极作为主要研究对象,并在增强光阳极活性传统策略的基础上,创新性地从PEC分解水反应的热力学和动力学角度出发,借鉴超级电容器和肖特基结太阳能电池基本概念,提出了“基于光生电子调制的高效复合光阳极”和“Schottky-PEC串联光阳极”两种提高PEC光阳极分解水活性的新策略,并通过实验验证了这两种策略对于提高PEC分解水活性的普适性和有效性,为探索和设计新型高效PEC分解水光阳极提供了新的思路。本论文的具体研究内容如下:第一章中,首先概述了能源对于人类社会发展的重要性以及现在全人类面临的能源短缺与环境污染问题,进而在开发可再生新能源中,氢能因其具有诸多优势而成为重点关注对象。因此,寻求高效廉价的制氢方法就成为研究重点,在众多制氢方式中,PEC分解水制氢因其独特的优势脱颖而出。接着介绍了 PEC分解水技术相关的研究基础,包括PEC分解水基本原理、基本装置、性能评价参数、影响因素以及目前PEC分解水产氢技术的发展现状等。然后对PEC分解水技术的关键光电极材料进行介绍,首先需要明确作为光电极材料需要满足的条件,接着对目前广泛研究的光阴极和光阳极材料体系进行介绍,指出目前PEC分解水光阳极材料的研究是提高PEC效率关键。然后对目前现有的光阳极调控策略进行介绍并指出目前PEC分解水光阳极材料依然存在的问题与挑战。最后,在这些研究背景的基础上,我们提出了自己独特的见解以及研究思路,从而引出本论文的选题意义与研究内容。第二章中,首次提出利用超级电容器对光生电子的调制作用促进光阳极水氧化反应动力学的设计思想,在进行实验验证时,优选四种碳材料作为储电子材料与TiO2光阳极进行复合,通过对比研究发现,表面具有丰富OH基团的碳球能够与光阳极材料形成良好接触。接着对碳球复合TiO2（C-TiO2）光阳极的PEC相关性能进行研究,实验结果表明,相对于纯TiO2光阳极,C-TiO2光阳极具有较高的PEC分解水活性和较大的比电容,在1 VRHE偏压下,其注入效率从35.3%提高到71.4%,实现了 2.5倍的增加,有效地提高了 TiO2光阳极水氧化反应速率。因此验证了利用碳球对光生电子的调制作用提高光阳极PEC水氧化反应动力学策略的可行性。第三章中,为验证碳球调制光生电子增强PEC光阳极水氧化反应动力学策略的普适性以及进一步明确其反应机理,基于第二章的研究基础,设计制备了由BiVO4与碳球构成的C-BiVO4（C-BVO）复合光阳极。PEC性能测试表明,在1 VRHE偏压下,C-BVO复合光阳极实现了较纯BVO光阳极光电流密度6.5倍的增加,同时在0.8 VRHE偏压,其注入效率实现了从18%到81%的增长,验证了该策略的有效性和普适性。并且在一定碳球浓度范围内,C-BVO复合光阳极的光电流密度随复合电极中碳球含量的增加而增加,表明了碳球对光生电子的调制能力对PEC分解水性能的重要作用。通过对碳球增强BVO光阳极PEC水氧化反应动力学反应机理的研究,揭示了 C-BVO复合光阳极中由于碳球对光生电子的存储和释放促进了光生电子空穴对的有效分离,大大提高了其水氧化反应动力学,为设计制备高效的PEC光阳极提供一种具有普适性的新策略。第四章中,创新性地提出并构建了 Schottky-PEC串联光阳极用于提高PEC分解水的STH效率,首先采用表面缺陷态较少的单晶光阳极用以构建有效的Schottky结,因此生长了暗红色的ZnSiP2单晶用作光阳极。接着通过调控半导体-金属接触界面,成功构建了 Schottky-ZnSiP2串联光阳极。其I-V测试表明ZnSiP2单晶界面的Schottky结具有0.64 V的开路电压,因此与ZnSiP2光阳极串联时,能够直接为其PEC分解水反应提供热力学驱动,从而降低了水氧化反应热力学起始电位,甚至实现了单电极无偏压分解水以及最大2.6%的外加偏压下的光电转化效率（ABPE）,处于目前研究成果的前列,表明我们设计构建的简单一体化的Schottky-PEC串联光阳极能够消除光阳极光吸收与分解水反应过电位之间的矛盾问题,大大提高PEC分解水的STH效率。至此,本工作提供了一种制备高效无偏压分解水PEC光阳极的新方法。第五章中,基于第四章中通过构建Schottky-PEC串联光阳极显着提高PEC分解水效率的研究结果,对该方法进行了普适性验证,同时对半导体-金属界面接触特性的影响因素进行了初步研究。首先选择了工艺难度较小的GaN单晶作为光阳极,通过调控接触界面,成功构建了 Schottky-GaN串联光阳极,其I-V特性曲线表明Schottky-GaN光阳极能够产生0.26 V的光生电压,且其PEC性能测试表明,相对于具有欧姆接触的GaN光阳极,Schottky-GaN光阳极具有较高的PEC分解水活性,且具有明显降低的水氧化反应热力学起始电位,因此,验证了Schottky-PEC串联光阳极通过降低反应热力学起始电位,增强PEC分解水效率的普适性。同时也对半导体-金属界面接触特性的影响因素进行了初步探索,不同的接触金属、退火处理以及掺杂等因素都会对界面接触性质产生重要影响。第六章中,概述了本论文的研究思路、研究内容以及创新点,然后分析和总结了目前研究工作中存在的一些问题、不足和启发,并针对这些问题和不足提出了下一步的研究计划,同时从受到的启发中展望了下一阶段的研究方向。
常玉莹[9]（2021）在《氟元素取代对有机太阳能电池性能影响的研究》文中研究指明在光伏电池领域中,有机太阳能电池凭借质量轻、原材料丰富、制备工艺简单以及可大面积制备等优点受到广泛关注。在有机太阳能电池中,氟元素取代是实现高效体异质结（BHJ）太阳能电池的有效策略,氟元素取代提高器件能量转换效率的机制是重要的研究课题。本文主要从BHJ太阳能电池的电荷产生和重组特性两个方面对提高器件能量转换效率的机制进行探究,用氟元素取代制备聚合物有机太阳能电池与全小分子有机太阳能电池。采用原子力显微镜（AFM）、透射电子显微镜（TEM）、紫外可见吸收光谱（UV-vis）、掠入射广角X射线衍射（GIWAXS）等技术手段对器件进行表征,进一步研究氟元素取代对有机太阳能电池的影响,主要工作如下。（1）选用氟取代前后的PBDT[2H]T与PBDT[2F]T作为给体材料分别与富勒烯受体材料PC71BM制备聚合物有机太阳能电池PBDT[2H]T:PC71BM与PBDT[2F]T:PC71BM。对其进行机理分析,结果显示两个器件在相同处理条件下,PBDT[2F]T:PC71BM能量转换效率达到6.2%,与相同条件下的PBDT[2H]T:PC71BM器件相比提升了56.5%。（2）利用一系列优化方法设计合成DC5T与2FDC5T寡聚噻吩材料作为给体材料,非富勒烯IDIC-4F作为受体材料制备全小分子有机太阳能电池DC5T:IDIC-4F与2FDC5T:IDIC-4F。通过机理分析,结果显示与DC5T材料相比,在寡聚噻吩给体上进行氟化的2FDC5T有助于优化活性层的形态并减少器件中陷阱辅助重组,使其具有较优的器件性能,能量转换效率高达9.02%。
杨坚铭[10]（2021）在《钙钛矿光伏电池界面电子结构与光电调控》文中研究表明近年来,钙钛矿太阳能电池作为光伏领域的明日之星,已经在效率、大面积生产成本和便携性等方面展露出可以撼动当前垄断的晶硅太阳能电池的潜力,然而,较为孱弱的化学稳定性仍阻碍着钙钛矿太阳能电池敲开市场的大门。钙钛矿材料的表面,乃至衍生出的光伏器件界面具有复杂的物理和化学环境,深刻控制着器件工作状态下的电荷产生、输运和收集过程,同时也对器件稳定性具有深远的影响。当前,尽管研究者们对钙钛矿表面的本征物性具有了很高程度的认知,但对外部因素作用下的表界面变化情况知之甚少,而这对理解钙钛矿光伏器件在长期工作中的性能衰减来源极为重要。另一方面,金属卤化物钙钛矿材料拥有一个庞大的家族,许多稳定性更优、具有良好发展前景的钙钛矿,如二维钙钛矿、全无机钙钛矿等,其界面物性尚未得到充分的研究和理解。因此,本论文紧密围绕钙钛矿光伏器件的界面物性与调控展开,以期为推动钙钛矿光伏器件产业化贡献绵薄之力。具体研究成果如下:（1）对钙钛矿薄膜在氧气和水汽暴露条件下的表面物性演变进行了一系列原位表征。氧气接触将通过表面偶极作用使薄膜功函数增大,真空能级向上移动,但并未对钙钛矿本身的价电子结构产生影响。水汽接触则使钙钛矿表面功函数下降,价带顶距费米能级的能量差同时增大,使电离能始终保持恒定,体现出n型掺杂的特征。在微量氧气和水汽暴露的条件下,尽管钙钛矿不会发生严重的化学分解,但表面电子结构敏感迅速的变化足以对器件性能产生深远影响,这也很可能与钙钛矿光伏器件广泛存在的“burn-in”快速衰减有关。（2）系统研究了混合钙钛矿薄膜在超高真空环境下光诱导表面降解的过程和机理。三种具有不同有机阳离子构成的钙钛矿薄膜在连续的白光照射下均存在化学分解及从衬底上的剥离现象,这源于薄膜中本征缺陷产生的电荷陷阱态能够捕获光生载流子,并与晶格发生强烈的耦合作用,以至晶格扭曲并最终解体。我们发现通过调节A位阳离子的尺寸,可以显着调节容忍因子以稳固钙钛矿的晶格结构,并同时通过抑制薄膜中缺陷态的产生,减少了光照过程中载流子被缺陷俘获的机率以及对晶体结构的影响。（3）深入探讨了当前常用的混合阳离子（Cs/FA/MA）混合卤素（I/Br）钙钛矿材料在85℃下的热降解起源及过程,发现钙钛矿材料的热降解起始于表面并逐层向下传递,这源于表面大量存在的本征缺陷及悬挂键降低了降解反应所需的活化能。混合钙钛矿中的MA与I组分存在协同效应,共同主导了钙钛矿的降解过程,而Cs、FA及Br离子在此温度下均表现出良好的稳定性。（4）提出了通过空气稳定的DMBI掺杂剂n型掺杂PCBM中间界面层实现钙钛矿与下层电子传输层间的能带调控,从而提升器件光电转换效率及稳定性的策略。与广泛使用的MAPbI3/TiO2界面相比,插入PCBM界面层显着降低了界面电子输运能级的能量差,形成台阶状的能级排列。进一步对PCBM进行n型掺杂后,界面电子注入势垒几乎被完全消除,形成了理想的电子自由传输通道,有利于钙钛矿准费米能级的分裂及器件能量损失的降低。在此基础上,相关器件的光电转换效率由17.46%提升至20.14%,并得到了稳定性的显着提升。（5）全面阐释了维度调控下的（PEA）2（MA）n-1PbnI3n+1（n=1、3、5、40及∞）钙钛矿与电子传输层PCBM界面电子结构与器件能量损失间的构效关系,发现准二维钙钛矿表面过量的PEA引起的钙钛矿表面电荷重排及表面偶极效应,降低了钙钛矿薄膜表面的功函数,使准二维（n=3、5和40）钙钛矿与PCBM界面形成n-n型异质结。在此界面下,钙钛矿晶体与PEA配体层间的电势梯度促进了光生载流子的分离以及电子由钙钛矿侧向配体侧的转移,同时为界面空穴传输提供了额外的阻挡作用。配体层从空间上分离了富电子区域（PCBM）和富空穴区域（钙钛矿）,降低了载流子复合的几率。结合电子结构表征与器件性能结果,结晶性最差的n=5钙钛矿在界面处具有最大的电势梯度及匹配的界面能级排列,因而所得器件的开路电压损失最小,验证了该界面工作机制。
二、有机太阳能电池即将产业化（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、有机太阳能电池即将产业化（论文提纲范文）
（2）添加剂调控活性层形貌实现高效有机太阳能电池的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 有机太阳能电池的简介 |
| 1.2.1 有机太阳能电池基本工作原理 |
| 1.3 有机太阳能电池器件分类 |
| 1.3.1 肖特基单层电池 |
| 1.3.2 双层异质结太阳能电池 |
| 1.3.3 本体异质结太阳能电池 |
| 1.3.4 叠层太阳能电池 |
| 1.4 有机太阳能电池制备以及性能测试所需的仪器 |
| 1.4.1 有机太阳能电池制备 |
| 1.5 有机光伏电池性能参数 |
| 1.5.1 短路电流 |
| 1.5.2 开路电压 |
| 1.5.3 填充因子 |
| 1.5.4 能量转换效率 |
| 1.6 本体异质结太阳能电池溶剂添加剂的研究现状 |
| 1.6.1 本体异质结太阳能电池溶剂添加剂类型 |
| 1.6.2 溶剂添加剂对体异质结太阳能电池活性层的作用 |
| 1.7 本章小结 |
| 2.水杨酸乙酯溶剂添加剂对器件性能的影响 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 器件的材料与试剂 |
| 2.2.2 器件的制备 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 水杨酸乙酯溶剂添加剂对器件性能的影响 |
| 2.4 添加剂对器件性能的影响 |
| 2.4.1 不同溶剂添加剂对器件性能的影响 |
| 2.4.2 水杨酸乙酯溶剂添加剂对活性层薄膜表面形貌的影响 |
| 2.4.3 水杨酸乙酯溶剂添加剂对活性层薄膜电荷传输与调节机制的影响 |
| 2.5 本章小结 |
| 3.甲氧基甲基苯硫醚溶剂添加剂对器件性能的影响 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 器件的材料与试剂 |
| 3.2.2 器件的制备 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 甲氧基甲基苯硫醚溶剂添加剂对器件性能的影响 |
| 3.4 添加剂对器件性能的影响 |
| 3.4.1 不同溶剂添加剂对器件性能的影响 |
| 3.4.2 甲氧基甲基苯硫醚溶剂添加剂对活性层薄膜表面形貌的影响 |
| 3.4.3 甲氧基甲基苯硫醚溶剂添加剂对活性层薄膜电荷传输与调节机制的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 4.苯甲酸甲酯溶剂添加剂对器件性能的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 器件的材料与试剂 |
| 4.2.2 器件的制备 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 苯甲酸甲酯溶剂添加剂对器件性能的影响 |
| 4.4 添加剂对器件性能的影响 |
| 4.4.1 不同溶剂添加剂对器件性能的影响 |
| 4.4.2 苯甲酸甲酯溶剂添加剂对活性层薄膜表面形貌的影响 |
| 4.4.3 苯甲酸甲酯溶剂添加剂对活性层薄膜电荷传输与调节机制的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 结论 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间的研究成果 |
（3）溶剂蒸汽辅助热退火工艺对PTB7:PC71BM有机太阳能电池性能优化研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 有机太阳能电池的研究现状 |
| 1.2 有机太阳能电池的器件结构和工作原理 |
| 1.2.1 有机太阳能电池的器件结构 |
| 1.2.2 有机太阳能电池的工作原理 |
| 1.3 活性层后处理工艺在有机太阳能电池中的应用 |
| 1.3.1 热退火在有机太阳能电池中的应用 |
| 1.3.2 溶剂蒸汽退火在有机太阳能电池中的应用 |
| 1.3.3 溶剂蒸汽辅助热退火工艺在有机太阳能电池中的应用 |
| 1.4 本论文的设计思路及研究内容 |
| 第2章 有机太阳能电池的制备和器件性能的测试 |
| 2.1 实验材料及仪器设备 |
| 2.2 器件结构和制备工艺 |
| 2.2.1 ITO玻璃的预处理 |
| 2.2.2 空穴传输层的制备 |
| 2.2.3 活性层的制备 |
| 2.2.4 溶剂蒸汽退火处理 |
| 2.2.5 电子传输层/阴极层的制备 |
| 2.3 器件性能测试 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 不同极性的溶剂蒸汽退火处理对PTB7:PC_(71)BM器件性能的优化研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于PTB7:PC_(71)BM标准器件的性能优化 |
| 3.2.1 电子传输层厚度的优化 |
| 3.2.2 活性层厚度的优化 |
| 3.3 不同极性的溶剂蒸汽退火处理对器件性能的优化 |
| 3.3.1 不同时间的溶剂蒸汽退火处理对器件性能的优化 |
| 3.3.2 不同温度的溶剂蒸汽退火处理对器件性能的优化 |
| 3.3.3 不同极性的溶剂蒸汽退火处理对器件性能的优化 |
| 3.4 不同极性的溶剂蒸汽退火处理对器件性能的影响机理 |
| 3.4.1 活性层表面形貌的对比研究 |
| 3.4.2 活性层光吸收性能的对比研究 |
| 3.4.3 活性层结晶度的对比研究 |
| 3.4.4 薄膜表面组分分布的对比研究 |
| 3.4.5 载流子迁移率的对比研究 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 溶剂蒸汽辅助热退火工艺对PTB7:PC_(71)BM器件性能的优化研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 溶剂蒸汽辅助热退火工艺对器件性能的优化 |
| 4.2.1 热退火和倒置退火的时间和温度对器件性能的优化 |
| 4.2.2 热退火和溶剂蒸汽退火的组合顺序对器件性能的优化 |
| 4.3 溶剂蒸汽辅助热退火工艺对器件性能的影响机理 |
| 4.3.1 活性层表面形貌的对比研究 |
| 4.3.2 活性层光吸收性能的对比研究 |
| 4.3.3 活性层结晶度的对比研究 |
| 4.3.4 载流子迁移率的对比研究 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 创新点 |
| 5.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的科研成果 |
| 致谢 |
（4）PM6:Y6基三元有机太阳能电池性能的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| §1.1 引言 |
| §1.2 太阳能电池的分类 |
| §1.3 有机太阳能电池的基本原理和器件结构 |
| §1.3.1 工作机理 |
| §1.3.2 关键参数 |
| §1.3.3 器件结构 |
| §1.4 有机太阳能电池的发展历程 |
| §1.5 三元有机太阳能电池概述 |
| §1.5.1 研究进展 |
| §1.5.2 工作机制 |
| §1.5.3 三元策略设计思路 |
| §1.6 本论文的选题依据与研究内容 |
| 第二章 三元有机太阳能电池的制备及表征方法 |
| §2.1 引言 |
| §2.2 实验主要材料 |
| §2.3 器件制备方法与步骤 |
| §2.4 材料性能表征方法 |
| §2.4.1 紫外-可见吸收光谱测试 |
| §2.4.2 差示扫描量热测试 |
| §2.4.3 傅里叶变换红外光谱测试 |
| §2.4.4 荧光发射光谱测试 |
| §2.4.5 薄膜表面形貌图 |
| §2.5 器件性能表征方法 |
| §2.5.1 电流密度-电压特性测试 |
| §2.5.2 外量子效率测试 |
| §2.5.3 激子解离和电荷收集效率测试 |
| §2.5.4 载流子迁移率测试 |
| §2.5.5 电荷复合特性测试 |
| §2.5.6 阻抗谱测试 |
| 第三章 ITIC作为第三组分的三元有机太阳能电池 |
| §3.1 引言 |
| §3.2 实验部分 |
| §3.2.1 实验材料与试剂 |
| §3.2.2 器件制备与表征方法 |
| §3.3 结果与讨论 |
| §3.3.1 器件结构与材料的研究 |
| §3.3.2 器件光伏特性的研究 |
| §3.3.3 合金受体能量转移机理的研究 |
| §3.3.4 器件载流子传输与收集效率的研究 |
| §3.3.5 活性层薄膜表面形貌特性的研究 |
| §3.3.6 器件稳定性的研究 |
| §3.4 本章小结 |
| 第四章 BTB小分子作为第三组分的三元有机太阳能电池 |
| §4.1 引言 |
| §4.2 实验部分 |
| §4.2.1 实验材料与试剂 |
| §4.2.2 器件制备与表征方法 |
| §4.3 结果与讨论 |
| §4.3.1 器件结构与材料的研究 |
| §4.3.2 光物理特性的研究 |
| §4.3.3 器件光伏特性的研究 |
| §4.3.4 器件电荷传输动力学的研究 |
| §4.3.5 活性层表面形貌特性的研究 |
| §4.3.6 器件稳定性及普适性的研究 |
| §4.4 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| §5.1 全文总结 |
| §5.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间的主要研究成果 |
（5）基于钛氧簇的阴极界面层在聚合物太阳能电池中的性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 有机太阳能电池简介 |
| 1.2.1 有机太阳能电池发展历史 |
| 1.2.2 有机太阳能电池器件结构 |
| 1.2.3 有机太阳能电池工作原理 |
| 1.2.4 有机太阳能电池性能参数 |
| 1.3 有机太阳能电池吸光材料研究进展 |
| 1.3.1 给体材料 |
| 1.3.2 受体材料 |
| 1.4 有机太阳能电池界面材料研究进展 |
| 1.4.1 阴极界面材料 |
| 1.4.1.1 金属氧化物材料 |
| 1.4.1.2 有机小分子材料 |
| 1.4.1.3 聚合物材料 |
| 1.4.1.4 自组装材料 |
| 1.4.2 阳极界面材料 |
| 1.5 钛氧簇简介 |
| 1.6 本论文设计思路与研究意义 |
| 第二章 有机-无机杂化电解质材料作为阴极界面层在聚合物太阳电池中的性能研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 药品与试剂 |
| 2.2.2 材料与器件性能测试 |
| 2.2.3 材料合成 |
| 2.2.4 器件制备流程 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 材料结构表征 |
| 2.3.2 理化性质表征 |
| 2.3.3 光电性能表征 |
| 2.3.4 薄膜形貌表征 |
| 2.3.5 通用性能表征 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 苯基功能化的环状钛氧簇作为阴极界面层在聚合物太阳电池中的性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 药品与试剂 |
| 3.2.2 材料与器件性能测试 |
| 3.2.3 材料合成 |
| 3.2.4 器件制备流程 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 材料结构表征 |
| 3.3.2 理化性质表征 |
| 3.3.3 光电性能表征 |
| 3.3.4 聚乙二醇掺杂对苯基功能化的环状钛氧簇性能的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 结论 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间的科研成果 |
（6）A1-D-A2-D-A1型非稠环核有机太阳能电池受体材料的合成及性能研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.0 引言 |
| 1.1 有机太阳能电池简介 |
| 1.1.1 器件结构 |
| 1.1.2 工作原理 |
| 1.1.3 性能参数 |
| 1.3 有机小分子受体材料研究进展 |
| 1.3.1 酰亚胺类受体材料 |
| 1.3.2 多稠环中心核受体材料 |
| 1.3.3 非稠环中心核受体材料 |
| 1.4 论文的设计思想、主要研究内容及其创新性 |
| 1.4.1 设计思想 |
| 1.4.2 主要研究内容 |
| 1.4.3 论文的创新性 |
| 2 基于苯并三氮唑非稠环核受体材料的合成与光伏性能研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 原料和试剂 |
| 2.2.2 仪器与表征 |
| 2.2.3 合成线路图及合成步骤 |
| 2.2.3.1 合成路线 |
| 2.2.3.2 合成步骤 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 密度泛函理论计算 |
| 2.3.2 热性能 |
| 2.3.3 光物理性能 |
| 2.3.4 电化学性质 |
| 2.3.5 有机光伏性能 |
| 2.3.6 活性层形貌 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 基于苯并三氮唑和苯并噻二唑非稠环核受体材料的合成与光伏性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 原料和试剂 |
| 3.2.2 仪器与表征 |
| 3.2.3 合成线路图及合成步骤 |
| 3.2.3.1 合成路线 |
| 3.2.3.2 合成步骤 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 密度泛函理论计算 |
| 3.3.2 热性能 |
| 3.3.3 光物理性能 |
| 3.3.4 电化学性质 |
| 3.3.5 有机光伏性能 |
| 3.3.6 活性层形貌 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 基于双氟苯的非稠环核受体材料的合成与光伏性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 原料和试剂 |
| 4.2.2 仪器与表征 |
| 4.2.3 合成线路图及合成步骤 |
| 4.2.3.1 合成路线 |
| 4.2.3.2 反应步骤 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 热性能 |
| 4.3.2 光物理性能 |
| 4.3.3 电化学性质 |
| 4.3.4 有机光伏性能 |
| 4.4 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 附录Ⅰ 实验药品和试剂来源 |
| 附录Ⅱ 测试仪器与测试方法 |
| 附录Ⅲ 化合物的核磁氢谱图 |
| 附录Ⅳ 化合物的质谱图 |
| 攻读学位期间研究成果 |
| 致谢 |
（7）多酸基化合物掺杂空穴传输层的PSCs光电性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题来源及主要研究目的和意义 |
| 1.2 钙钛矿太阳能电池简介 |
| 1.2.1 钙钛矿材料 |
| 1.2.2 PSCs的结构及工作原理 |
| 1.3 PSCs商业化面临的挑战 |
| 1.3.1 电池稳定性的研究进展 |
| 1.3.2 电池铅泄露问题的研究进展 |
| 1.4 多金属氧酸盐应用于PSCs的研究进展 |
| 1.4.1 多金属氧酸盐简介 |
| 1.4.2 POM在电池中的应用 |
| 1.5 MOF应用于PSCs的研究进展 |
| 1.6 课题的主要研究内容 |
| 第2章 实验材料和表征手段 |
| 2.1 实验所需化学药品及仪器 |
| 2.2 PSCs的制备流程及优化工艺 |
| 2.3 表征手段 |
| 2.3.1 材料结构及掺杂HTM性能分析 |
| 2.3.2 电池相关测试分析 |
| 第3章 POM-Cu-Phen化合物的制备及化学掺杂空穴传输层 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 POM-Cu-Phen的晶体结构及化学性质分析 |
| 3.2.1 POM-Cu-Phen的合成及结构分析 |
| 3.2.2 POM-Cu-Phen的基本性质分析 |
| 3.3 POM-Cu-Phen掺杂HTM溶液及薄膜的性质测试分析 |
| 3.3.1 POM-Cu-Phen掺杂HTM的性能分析 |
| 3.3.2 POM-Cu-Phen掺杂HTM薄膜的电导率和空穴迁移率测试分析 |
| 3.4 POM-Cu-Phen掺杂HTM对 PSCs性能的影响 |
| 3.4.1 POM-Cu-Phen掺杂电池的结构及能级分析 |
| 3.4.2 POM-Cu-Phen掺杂电池的光电性能测试分析 |
| 3.4.3 POM-Cu-Phen掺杂对界面电荷传输性能的影响 |
| 3.4.4 POM-Cu-Phen掺杂对电池稳定性的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 POM@Cu-BTC化合物的自组装及化学掺杂空穴传输层 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 POM@Cu-BTC的结构及性质分析 |
| 4.2.1 POM@Cu-BTC的合成及结构分析 |
| 4.2.2 POM@Cu-BTC的基本性质分析 |
| 4.3 POM@Cu-BTC掺杂HTM溶液及薄膜性质测试分析 |
| 4.3.1 POM@Cu-BTC掺杂HTM溶液的颜色及UV-vis光谱变化 |
| 4.3.2 POM@Cu-BTC掺杂HTM薄膜的性质分析 |
| 4.3.3 POM@Cu-BTC掺杂HTM薄膜的电导率、空穴迁移率及能级分析 |
| 4.4 POM@Cu-BTC掺杂HTM对 PSCs的性能影响 |
| 4.4.1 POM@Cu-BTC掺杂电池的结构及能级分析 |
| 4.4.2 POM@Cu-BTC掺杂电池的光电性能测试分析 |
| 4.4.3 POM@Cu-BTC掺杂对界面电荷传输性能的影响 |
| 4.4.4 POM@Cu-BTC掺杂对电池稳定性的影响 |
| 4.4.5 POM@Cu-BTC 提升电池稳定性的机理分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 主-客体化合物POM@MOF-545 的制备及化学掺杂空穴传输层 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 POM@MOF-545 的结构及化学性质分析 |
| 5.2.1 POM@MOF-545 的合成及结构分析 |
| 5.2.2 POM@MOF-545 的基本性质分析 |
| 5.2.3 POM@MOF-545 体系中MOF与 POM的相互作用及能级分析 |
| 5.3 POM@MOF-545 掺杂HTM溶液及薄膜性质测试分析 |
| 5.3.1 POM@MOF-545 掺杂HTM溶液的颜色及UV-vis光谱变化 |
| 5.3.2 POM@MOF-545 氧化Spiro-OMe TAD机理及相互作用分析 |
| 5.3.3 POM@MOF-545 掺杂HTM薄膜的电导率、空穴迁移率及能级分析 |
| 5.4 POM@MOF-545 掺杂HTM对 PSCs性能的影响 |
| 5.4.1 POM@MOF-545 掺杂电池的结构及能级分布 |
| 5.4.2 POM@MOF-545 掺杂电池的光电性能测试分析 |
| 5.4.3 POM@MOF-545 掺杂对界面电荷传输性能的影响 |
| 5.4.4 不同掺杂剂掺杂对电池稳定性的影响 |
| 5.5 POM@MOF-545 掺杂在抑制PSCs铅泄露方面的研究 |
| 5.5.1 POM@MOF-545 在水溶液中吸附铅的热力学和动力学分析 |
| 5.5.2 POM@MOF-545抑制铅泄露的机理分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 结论 |
| 创新点 |
| 展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其他成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（8）增强光电化学分解水活性的新策略探索（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 第一节 简介 |
| 1.1.1 能源问题 |
| 1.1.2 新能源 |
| 1.1.3 氢能 |
| 1.1.4 产氢新技术 |
| 第二节 光电化学分解水技术 |
| 1.2.1 光电化学分解水基本原理 |
| 1.2.2 光电化学分解水的性能评价参数 |
| 1.2.3 光电化学分解水产氢效率的影响因素 |
| 1.2.3.1 光电极的光吸收 |
| 1.2.3.2 载流子内部分离效率 |
| 1.2.3.3 载流子界面注入效率 |
| 1.2.4 光电化学分解水产氢技术的发展现状 |
| 第三节 光电化学分解水光电极 |
| 1.3.1 光电极材料需要满足的条件 |
| 1.3.2 光阴极材料体系 |
| 1.3.3 光阳极材料体系 |
| 第四节 现有的光阳极调控策略 |
| 1.4.1 拓展光吸收 |
| 1.4.1.1 LSPR效应 |
| 1.4.1.2 带隙调节 |
| 1.4.2 促进载流子分离 |
| 1.4.2.1 形貌调控 |
| 1.4.2.2 缺陷调控 |
| 1.4.2.3 内建电场调控 |
| 1.4.2.4 异质结调控 |
| 1.4.3 表面修饰及保护 |
| 1.4.3.1 负载助催化剂 |
| 1.4.3.2 沉积保护层 |
| 1.4.4 存在的问题与挑战 |
| 第五节 选题意义与研究内容 |
| 1.5.1 选题意义 |
| 1.5.2 研究思路 |
| 1.5.3 研究内容 |
| 参考文献 |
| 第二章 基于光生电子调制的高效复合光阳极设计策略探索 |
| 第一节 引言 |
| 2.1.1 研究背景 |
| 2.1.2 双电层电容存储电荷原理 |
| 第二节 碳材料复合光阳极光电化学性能的初步探索 |
| 2.2.1 引言 |
| 2.2.2 实验部分 |
| 2.2.2.1 实验试剂 |
| 2.2.2.2 样品制备 |
| 2.2.2.3 样品表征 |
| 2.2.2.4 光电化学测试 |
| 2.2.3 结果与讨论 |
| 2.2.3.1 多种碳材料的形貌和结构表征 |
| 2.2.3.2 多种碳材料复合TiO_2光阳极的光电化学性能表征 |
| 2.2.3.3 C-TiO_2复合光阳极的光电化学分解水性能研究 |
| 2.2.4 本节小结 |
| 第三节 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 碳球增强BiVO_4复合光阳极的设计、制备与机理研究 |
| 第一节 引言 |
| 第二节 研究内容 |
| 3.2.1 引言 |
| 3.2.2 实验部分 |
| 3.2.2.1 实验试剂 |
| 3.2.2.2 样品制备 |
| 3.2.2.3 样品表征 |
| 3.2.2.4 电化学及光电化学测试 |
| 3.2.3 结果与讨论 |
| 3.2.3.1 C-BVO复合光阳极形貌和结构的表征 |
| 3.2.3.2 C-BVO复合光阳极电化学和光电化学性能测试 |
| 3.2.3.3 碳球增强BVO复合光阳极光电化学水氧化反应动力学的机理研究 |
| 3.2.4 本节小结 |
| 第三节 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 Schottky-ZnSiP_2光阳极的设计、构建及光电化学性能研究 |
| 第一节 引言 |
| 4.1.1 研究背景 |
| 4.1.2 Schottky结形成原理 |
| 第二节 研究内容 |
| 4.2.1 引言 |
| 4.2.2 实验部分 |
| 4.2.2.1 实验药品 |
| 4.2.2.2 ZnSiP_2单晶生长及电极制备 |
| 4.2.2.3 ZnSiP_2单晶表征 |
| 4.2.2.4 电化学及光电化学测试 |
| 4.2.3 结果与讨论 |
| 4.2.3.1 ZnSiP_2单晶基本电学性质表征 |
| 4.2.3.2 Schottky-ZnSiP_2串联光阳极的光电化学分解水性能表征 |
| 4.2.3.3 Schottky-ZnSiP_2串联光阳极高效光电化学分解水活性的机理研究 |
| 4.2.4 本节小结 |
| 第三节 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 Schottky-GaN光阳极的设计、构建及光电化学分解水性能研究 |
| 第一节 引言 |
| 第二节 研究内容 |
| 5.2.1 引言 |
| 5.2.2 实验部分 |
| 5.2.2.1 实验药品 |
| 5.2.2.2 电极制备 |
| 5.2.2.3 单晶表征 |
| 5.2.2.4 电化学及光电化学表征 |
| 5.2.3 结果与讨论 |
| 5.2.3.1 构建Schottky-GaN光阳极及其PEC分解水性能研究 |
| 5.2.3.2 不同接触金属对GaN光阳极PEC性能的影响 |
| 5.2.3.3 退火处理对金属和半导体界面接触特性的影响 |
| 5.2.3.4 掺杂对金属和半导体界面接触特性的影响 |
| 5.2.3.5 分析光阳极J-V曲线的影响要素 |
| 5.2.4 本节小结 |
| 第三节 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 总结与展望 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间获奖情况、公开发表的论文及申请专利 |
| 附件 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（9）氟元素取代对有机太阳能电池性能影响的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 有机太阳能电池的介绍 |
| 1.2.1 研究背景 |
| 1.2.2 有机太阳能电池的发展历程及研究现状 |
| 1.3 元素取代对有机太阳能电池的影响 |
| 1.4 选题思路与研究内容 |
| 1.4.1 选题思路 |
| 1.4.2 研究内容 |
| 第2章 实验方法原理及设备 |
| 2.1 有机太阳能电池的工作原理 |
| 2.1.1 异质结与电池结构 |
| 2.1.2 有机太阳能电池的基本性能参数 |
| 2.2 有机太阳能电池的制备 |
| 2.2.1 有机太阳能电池制备的前处理 |
| 2.2.2 正置器件空穴传输层的制备 |
| 2.2.3 倒置器件电子传输层的制备 |
| 2.2.4 活性层的制备过程 |
| 2.2.5 界面缓冲层及电极的制备 |
| 2.3 OPV器件与材料的参数测量及机理表征 |
| 2.3.1 材料表征 |
| 2.3.2 器件表征 |
| 第3章 基于氟代聚合物有机太阳能电池的光伏性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于氟代聚合物有机太阳能电池的制备与表征 |
| 3.2.1 材料、试剂及仪器设备 |
| 3.2.2 材料的分子结构 |
| 3.2.3 器件工艺优化 |
| 3.3 器件光电性能参数表征 |
| 3.4 器件迁移率、复合及微观形貌的研究 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 基于氟代全小分子有机太阳能电池的光伏性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于氟代全小分子有机太阳能电池的制备与表征 |
| 4.2.1 实验材料与试剂 |
| 4.2.2 材料的分子结构与紫外可见光吸收 |
| 4.2.3 器件工艺优化 |
| 4.3 器件光伏性能表征 |
| 4.4 器件复合、迁移率及微观形貌的研究 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间研究成果 |
（10）钙钛矿光伏电池界面电子结构与光电调控（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 钙钛矿太阳能电池简介 |
| 1.2.1 金属卤化物钙钛矿材料 |
| 1.2.2 钙钛矿太阳能电池的结构及工作原理 |
| 1.2.3 钙钛矿太阳能电池的性能指标 |
| 1.3 钙钛矿光伏器件界面 |
| 1.3.1 界面物理与化学环境 |
| 1.3.2 表界面影响下的钙钛矿电子结构 |
| 1.3.3 界面电荷传输及损失机制 |
| 1.4 钙钛矿界面物性的研究现状 |
| 1.4.1 钙钛矿光伏器件的界面电子结构稳定性 |
| 1.4.2 钙钛矿与电荷传输层界面电子结构 |
| 1.5 界面电子结构的研究方法:光电子能谱 |
| 1.6 选题思路与研究内容 |
| 第2章 水、氧环境下的钙钛矿表面物性演变 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 实验材料与试剂 |
| 2.2.2 钙钛矿薄膜制备 |
| 2.2.3 实验环境控制及光电子能谱表征 |
| 2.2.4 其他薄膜表征 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 氧气暴露下的钙钛矿表面电子结构演变 |
| 2.3.2 水汽暴露下的钙钛矿表面电子结构演变 |
| 2.3.3 水、氧暴露下钙钛矿薄膜形貌与化学成分演变 |
| 2.3.4 水、氧暴露下钙钛矿载流子动力学演变 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 超高真空光照下混合钙钛矿的表面物性演变 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 实验材料与试剂 |
| 3.2.2 钙钛矿薄膜制备 |
| 3.2.3 实验环境控制及光电子能谱表征 |
| 3.2.4 其他薄膜表征 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 光照下钙钛矿薄膜表面形貌演变 |
| 3.3.2 光照下钙钛矿薄膜表面化学成分演变 |
| 3.3.3 光照下钙钛矿薄膜光学性质及晶体结构演变 |
| 3.3.4 超高真空黑暗条件下钙钛矿薄膜表面物性演变 |
| 3.3.5 氮气常压光照条件下钙钛矿薄膜表面物性演变 |
| 3.3.6 超高真空下钙钛矿光致降解机理 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 高温下混合钙钛矿的表面物性演变 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 实验材料与试剂 |
| 4.2.2 器件制备工艺 |
| 4.2.3 实验环境控制及薄膜表征 |
| 4.2.4 光伏器件表征 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 热处理混合钙钛矿薄膜的衍生器件性能演化 |
| 4.3.2 热处理混合钙钛矿薄膜的表界面形貌演化 |
| 4.3.3 热处理混合钙钛矿薄膜的晶体结构和荧光动力学演变 |
| 4.3.4 热处理混合钙钛矿薄膜表面化学组分演变 |
| 4.3.5 热处理混合钙钛矿薄膜的表面电子结构演化 |
| 4.3.6 混合钙钛矿薄膜热降解机理 |
| 4.3.7 钙钛矿薄膜热稳定性提升策略 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 界面修饰层能带调控制备高效稳定钙钛矿光伏器件 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 实验材料与试剂 |
| 5.2.2 器件制备及表征 |
| 5.2.3 薄膜表征 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 界面电子结构表征 |
| 5.3.2 载流子动力学表征 |
| 5.3.3 钙钛矿薄膜特性表征 |
| 5.3.4 器件性能表征 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 二维钙钛矿界面电子结构和能量损失 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验部分 |
| 6.2.1 实验材料与试剂 |
| 6.2.2 器件制备及表征 |
| 6.2.3 光电子能谱表征 |
| 6.2.4 其他薄膜表征 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 二维RP相钙钛矿薄膜表征 |
| 6.3.2 器件性能表征 |
| 6.3.3 精细界面电子结构及化学成分表征和分析 |
| 6.3.4 n-n结界面电荷输运机制验证 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 研究内容总结 |
| 7.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
四、有机太阳能电池即将产业化（论文参考文献）
- [1]有机太阳能电池中氧化锡界面修饰及性能研究[D]. 魏雪琪. 北京化工大学, 2021
- [2]添加剂调控活性层形貌实现高效有机太阳能电池的研究[D]. 任美玲. 兰州交通大学, 2021(02)
- [3]溶剂蒸汽辅助热退火工艺对PTB7:PC71BM有机太阳能电池性能优化研究[D]. 仝雅惠. 太原理工大学, 2021(02)
- [4]PM6:Y6基三元有机太阳能电池性能的研究[D]. 苏振英. 桂林电子科技大学, 2021(02)
- [5]基于钛氧簇的阴极界面层在聚合物太阳能电池中的性能研究[D]. 张洲. 河北大学, 2021(09)
- [6]A1-D-A2-D-A1型非稠环核有机太阳能电池受体材料的合成及性能研究[D]. 崔苏倩. 常州大学, 2021(01)
- [7]多酸基化合物掺杂空穴传输层的PSCs光电性能研究[D]. 董亚雨. 哈尔滨工业大学, 2021(02)
- [8]增强光电化学分解水活性的新策略探索[D]. 王敏瑞. 山东大学, 2021(11)
- [9]氟元素取代对有机太阳能电池性能影响的研究[D]. 常玉莹. 牡丹江师范学院, 2021(08)
- [10]钙钛矿光伏电池界面电子结构与光电调控[D]. 杨坚铭. 华东师范大学, 2021(12)
标签：太阳能电池论文; 钙钛矿太阳能电池论文; 光伏材料论文; 光电子论文; 薄膜电池论文;