【摘 要】
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相比于传统硅电池,由无机纳米晶体为电子受体(A)和共轭聚合物为电子给体(D)组成的聚合物太阳电池具有低价、材料丰富、易大面积成膜、柔软等优点,已引起了人们的广泛关注,并
【出 处】
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中国科学院研究生院 中国科学院大学
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相比于传统硅电池,由无机纳米晶体为电子受体(A)和共轭聚合物为电子给体(D)组成的聚合物太阳电池具有低价、材料丰富、易大面积成膜、柔软等优点,已引起了人们的广泛关注,并成为太阳电池领域的研究前沿之一。深入认识聚合物太阳电池中电荷的产生和输运动力学对电池性能的提高非常重要。本论文主要对双层聚合物太阳电池的强度调制光电流谱(IMPS)和光电流-电压(Jph-V)性能进行了实验和理论研究；主要结果如下:
1.建立了双层聚合物太阳电池的IMPS模型。该模型充分考虑了电池结构和电荷输运的动力学特点,尤其是聚合物中激子扩散产生的相位差对电子输运的影响,模型的主要结论在聚[2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)对苯乙撑]/TiO2(MEH-PPV/TiO2)电池中得到很好的实验验证；结果表明电池的性能主要取决于聚合物/TiO2界面处的激子分离。
2.利用IMPS方法研究了外加电场对双层MEH-PPV/TiO2电池中电荷产生和输运动力学的影响。结果表明外加电场对聚合物/TiO2界面处的激子分离有重要的影响,但对光生电子在TiO2层中的输运动力学影响甚微；界面电荷分离速率、电子传输时间和电子扩散系数与外加电压之间存在很好的线性关系；电子向电极输送主要通过扩散进行,电场对其影响很小。
3.建立了描述双层MEH-PPV/TiO2电池Jph-V性能的解析模型。该模型描述了激子在界面处的分离效率与电场、电池结构和光照强度之间的关系。结果表明,较强的正向(A→D)电场和较薄的活性层膜有利于获得较高的激子界面分离效率,而较强的光照强度将导致较低的界面电荷分离效率。
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