新型結(jié)構(gòu)有機光伏電池的性能研究.pdf

1、一直以來，能源問題制約著當今世界經(jīng)濟的發(fā)展，太陽能作為一種環(huán)保能源以其諸多的優(yōu)勢而受到科學家的青睞，太陽能電池可直接把太陽能轉(zhuǎn)化為電能，可有效地解決能源危機問題。有機太陽能電池制作工藝簡單，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。
　　 本論文則是針對基于CuPc/C60的有機小分子太陽電池的研究，期望能進一步的改善器件的性能，主要從以下幾個方面進行研究：
　　 首先對CuPc/C60光伏電池進行光學模

2、擬，根據(jù)光學干涉原理和擴散理論建立模型，通過理論計算，分析得到器件內(nèi)部的光場分布情況，在此基礎(chǔ)上討論了激活層厚度的變化對激子產(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)，這將有助于在實驗中對器件結(jié)構(gòu)的確定。當然，在計算過程中進行了多次簡化和假設(shè)，因此最后得到的計算結(jié)果會與實驗結(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后的有機光伏電池，實驗表明器件的輸出特性有了顯著的改善。雖然模擬顯示，NaCl層并沒有對其光場分布產(chǎn)生顯著的影響，但實驗表明它對其伏安特性的影響還是較為顯著的，當NaCl層的厚度為1nm時，與無NaCl修飾層相比，短路電流密度提高了約2.3倍，開路電壓提高了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建立模型，簡單分析了NaCl層對器件性能影響的機理，最后通

4、過實驗方法確定NaCl層的最佳厚度為1.5nm，過薄或過厚都會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，重點討論非理想因素對光電池伏安特性的影響。具體分析了電池的串、并聯(lián)電阻等因素對器件開路電壓、短路電流密度、填充因子的影響。通過模擬分析，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，同時較大的并聯(lián)電阻有益于器件性能的提高。