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659 篇 专利
51 篇 学位论文
8 篇 期刊文献
8 篇 会议

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日期分布

学科分类号

64 篇 工学
- 57 篇 材料科学与工程（可...
- 13 篇 光学工程
- 9 篇 电子科学与技术（可...
- 5 篇 化学工程与技术
- 2 篇 电气工程
- 1 篇 仪器科学与技术
- 1 篇 动力工程及工程热...
- 1 篇 石油与天然气工程
12 篇 理学
- 7 篇 物理学
- 4 篇 化学
- 1 篇 数学

主题

67 篇 器件稳定性
13 篇 钙钛矿太阳能电池
8 篇 有机太阳能电池
5 篇 缺陷钝化
4 篇 光电转换效率
4 篇 界面修饰
4 篇 空穴传输材料
4 篇 有机电致发光
3 篇 薄膜晶体管
3 篇 可交联
3 篇 离子迁移
2 篇 五氧化二钽
2 篇 有机光伏材料
2 篇 相分离形貌
2 篇 薄膜形貌
2 篇 钙钛矿电池
2 篇 结晶调控
2 篇 刮刀涂布
2 篇 能量转换效率
2 篇 界面调控

机构

22 篇 南京邮电大学
20 篇 北京大学
18 篇 华南理工大学
17 篇 天津大学
15 篇 京东方科技集团股...
15 篇 苏州大学
15 篇 电子科技大学
12 篇 深圳市华星光电半...
12 篇 清华大学
12 篇 南昌大学
11 篇 吉林大学
11 篇 南京工业大学
9 篇 tcl集团股份有限公...
8 篇 广州华睿光电材料...
8 篇 上海交通大学
8 篇 广东聚华印刷显示...
8 篇 福建华佳彩有限公...
7 篇 华南师范大学
7 篇 华能新能源股份有...
7 篇 中国华能集团清洁...

作者

18 篇 黄维
17 篇 李玲霞
17 篇 于仕辉
11 篇 许丹
11 篇 金雨馨
11 篇 董和磊
10 篇 陈永华
10 篇 彭俊彪
10 篇 贺耀武
10 篇 孟鸿
9 篇 陈宇怀
9 篇 于军胜
8 篇 夏英东
8 篇 赵志国
7 篇 赵东明
7 篇 陈义旺
7 篇 曹蔚然
7 篇 董秀芹
6 篇 秦校军
6 篇 韩春雪

语言

726 篇 中文

检索条件"主题词=器件稳定性"

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详细简洁

排序：

功能层优化对钙钛矿太阳能电池性能影响研究

功能层优化对钙钛矿太阳能电池性能影响研究

引用

作者：姜璐璐武汉大学

学位级别：博士

钙钛矿材料具有窄带隙宽度、高载流子迁移率和溶液可处理加工性等特点,已经被广泛用于钙钛矿发光二极管和太阳能电池等一系列光电器件中。作为新一代薄膜太阳能电池,经过短短几年的研究,钙钛矿太阳能电池光电转化效率已达到23.3%。近年... 详细信息

钙钛矿材料具有窄带隙宽度、高载流子迁移率和溶液可处理加工性等特点,已经被广泛用于钙钛矿发光二极管和太阳能电池等一系列光电器件中。作为新一代薄膜太阳能电池,经过短短几年的研究,钙钛矿太阳能电池光电转化效率已达到23.3%。近年来,随着对钙钛矿太阳能电池研究的深入,掌握器件薄膜结晶过程的内在机制以及电池器件功能层工作过程,已成为钙钛矿太阳能电池研究重心。本论文的研究工作旨在通过使用添加剂来调控和制备规整形貌的钙钛矿太阳能电池的各功能层,减少功能层薄膜缺陷、提高薄膜的电荷萃取能力,达到实现高效稳定钙钛矿太阳能电池的目的。具体研究内容如下:1.通过在钙钛矿前驱体溶液中掺入g-C3N4改善钙钛矿薄膜的结晶质量和降低钙钛矿膜的本征缺陷密度,有效钝化钙钛矿薄膜,减少钙钛矿薄膜表面电荷复合位点。g-C3N4材料的掺入增加钙钛矿薄膜的导电性,有利于电荷在薄膜间的传输,减少电池器件的层内电阻。实验结果表明,制备的电池器件获得最大效率值为19.49%,器件填充因子从0.65到0.74。2.通过在钙钛矿材料中掺入二维材料Ga2Se3来探究其对钙钛矿晶体薄膜的影响,结果表明,掺入硒化镓后的钙钛矿薄膜晶粒尺寸增大,薄膜更加致密,且薄膜表面缺陷明显减少。钙钛矿薄膜表面形貌的钝化有利于电荷的有效萃取和输运,实验结果表明,钙钛矿太阳能电池器件的光电转化效率在掺入硒化镓后显著提升,电池器件效率高达19.61%。3.利用水热法将H2PtCl6添加在电子传输层TiO2的制备过程中,添加剂水解后制备的TiO2-Pt薄膜作为电子传输层具备较高的电子迁移率,薄膜致密且实现了完整覆盖,表面缺陷态减少,有利于电子在界面间输运。Pt掺入实现了对TiO2能级结构的调控,提高TiO2-Pt的电荷萃取能力。在提高钙钛矿太阳能电池性能的同时,有效改善电池器件的迟滞现象,电池器件最高效率达到了20.05%。4.通过将MoS2纳米花掺入Spiro-OMeTAD空穴传输层前驱体溶液中,在改善空穴传输层导电性及空穴迁移率的同时,吸附和抑制Spiro-OMeTAD中P型添加剂Li-TFSI的离子迁移现象。研究发现,MoS2的掺入促进了空穴传输层对空穴的传输和提取,抑制薄膜中Li离子迁移,有效改善空穴传输层薄膜以及钙钛矿光功能层薄膜的长期稳定性,减缓薄膜的分解和衰减,在一定程度上避免水氧的渗入侵蚀,获得了高效稳定的钙钛矿太阳能电池,优化后的器件平均效率高达20.18%。

关键词：二维材料结晶质量电荷萃取离子迁移器件稳定性

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多金属氧簇复合物在有机太阳电池作为电极界面材料研究

多金属氧簇复合物在有机太阳电池作为电极界面材料研究

引用

作者：邱静吉林大学

学位级别：博士

有机太阳电池（OSCs）具有质轻、低成本、柔性、可大面积卷对卷生产等优势,在建筑光伏一体化、可穿戴设备、物联网以及智慧温室等领域具有广阔的应用前景。经过研究人员近三十年的不懈努力,OSCs在近年取得突破性的进展。小面积单结和叠... 详细信息

有机太阳电池（OSCs）具有质轻、低成本、柔性、可大面积卷对卷生产等优势,在建筑光伏一体化、可穿戴设备、物联网以及智慧温室等领域具有广阔的应用前景。经过研究人员近三十年的不懈努力,OSCs在近年取得突破性的进展。小面积单结和叠层OSCs的能量转换效率（PCE）已经分别超过19%和20%,这意味着此项技术离实际应用已经不远了,因此大面积加工生产OSCs越来越引起人们的关注。但适用于大面积卷对卷生产的阴极界面层（CILs）材料还是严重缺乏的,这极大限制了OSCs从实验室样品到大规模生产商品的转化。发展环境友好、价格低廉、足够导电的CILs材料对OSCs的基础研究和实际应用都是十分必要的。所以兼顾低成本和高性能的有机-无机杂化物作为可印刷CILs材料是一个良好的解决方案。表面活性剂包覆多金属氧簇复合物（SEPCs）是无机多金属氧簇（POMs）阴离子和有机烷基季铵盐阳离子通过静电相互作用而形成的一类环境友好、低成本的有机-无机杂化物。由于具有良好的醇溶性和成膜性、结构高度可调及较强的电子接受能力等优势,SEPCs作为CILs已使富勒烯OSCs效率得到了有效提升,所以SEPCs是一类极具前景的CILs材料。但SEPCs在非富勒烯OSCs中的应用及工作机理还未被探索。虽然SEPCs中有机烷基链的长度对富勒烯OSCs器件性能的影响已经被研究,但由于POMs结构多样,种类繁多,所以研究SEPCs中不同POMs对OSCs器件性能的影响也是十分必要的。在本论文中我们将一系列的SEPCs首次应用于非富勒烯OSCs中,研究器件性能并阐述其作为CILs的作用机理。另外我们还将巨型簇{Mo132}及其衍生物作为电极界面层的应用延伸到了OSCs的阳极界面层（AILs）和有机电致发光二极管（OLEDs）中。在第二章,我们使用一种醇溶性的、环境友好的、低成本的TOASi W12,即[(C8H17)4N]4[Si W12O40]在非富勒烯OSCs中作为CIL,表征器件性能并研究其工作机理。TOASi W12作为CIL可将以PM6:Y6和PM6:BTP-BO-4Cl为活性层的OSCs的最大PCE分别提升至16.14%和17.04%。光电流密度-有效电压(Jph-Veff)特性,电容-电压（C-V）特性和电子迁移率（μe）表征发现TOASi W12作为CIL可以有效地提高器件中的激子解离效率,载流子抽取效率,内建电场,载流子密度以及电子迁移率。此外,由于TOASi W12表面具有十六条疏水的烷基链,可以有效阻挡水分的渗透,所以以TOASi W12为CIL的OSCs具有更好的器件稳定性。更重要的是,器件性能随TOASi W12厚度变化不明显,这有利于器件的大面积卷对卷生产。最后TOASi W12在OSCs中呈现了对不同活性层和不用电极的普适性。因此TOASi W12在OSCs中是一种非常有应用前景和竞争力的CIL材料。在第三章,我们合成三种含有不同Keggin型POMs的SEPCs,探索POMs阴离子对OSCs性能的影响,并进一步推广SEPCs在OSCs中的应用。使用四辛烷基溴化铵表面活性剂包覆不同Keggin结构的POMs得到了TOAPW11(K2[(C8H17)4N]5[PW11O39])、TOAPW11V([(C8H17)4N]4[PW11VO40])和TOAPMo10V2([(C8H17)4N]5[PMo10V2O40])三种SEPCs。这三种材料作为CIL可将PM6:Y6为活性层,Al为电极的OSCs的PCEs分别提升至16.11%、15.85%和16.09%;将Ag为阴极的OSCs的PCE分别提升至16.30%、16.44%和16.54%。紫外光电子能谱（UPS）和X射线光电子能谱（XPS）结果表明这三种材料可以有效降低电极的功函数,减小从活性层到阴极的电子抽取势垒,并且被金属Al进行N型掺杂。由此含有Keggin结构POMs的SEPCs是一类良好的CILs材料,这为后续含有其他类型POMs的SEPCs作为CILs材料的发展提供了指导思路。在第四章,我们合成了含有Keplerate型POM({Mo132})的SEPC,即{Mo132}-TOA。首先将{Mo132}-TOA作为CIL应用于以PM6:Y6为活性层的OSCs中并且和另外两个CILs(PFN-Br和TOASi W12)进行比较。由于开路电压(VOC),短路电流密度(JSC)和填充因子（FF）同时增加,所以{Mo132}-TOA作为CIL的OSC的PCE高于以TOASi W12和PFN-Br作为CIL的OSCs效率。Jph-Veff特性,C-V特性,μe及UPS测量结果表明{Mo132}-TOA作为CIL可以有效地提高器件中的激子解离效率,电荷提取效率,内建电压,载流子浓度和电子迁移率,降低电子抽取

关键词：有机太阳电池电极界面层多金属氧簇复合物能量转换效率器件稳定性

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大面积取向聚合物半导体薄膜及场效应晶体管的制备

大面积取向聚合物半导体薄膜及场效应晶体管的制备

引用

作者：姜莹莹中国科学院大学

学位级别：博士

有机场效应晶体管(OFET)是有机光电子学领域非常重要的前沿研究方向。近些年，不论是从材料的设计、器件迁移率的提升以及功能化应用都有了巨大进步。但是对于聚合物半导体材料而言，依然面临着聚合物主链易打结、结晶性差、难以用溶液... 详细信息

有机场效应晶体管(OFET)是有机光电子学领域非常重要的前沿研究方向。近些年，不论是从材料的设计、器件迁移率的提升以及功能化应用都有了巨大进步。但是对于聚合物半导体材料而言，依然面临着聚合物主链易打结、结晶性差、难以用溶液法制备出高质量薄膜等难题，并且适用于制备小分子取向薄膜的溶液加工方法也多数不适用于聚合物半导体材料。如何低成本、大面积、高通量的制备高迁移率的取向聚合物半导体薄膜是聚合物OFET走向应用的一个急需解决的难题。除此之外，提高OFET的抗环境干扰能力和器件稳定性对于OFET的应用也非常重要。因此，本文的主要研究内容包括:　　1.以聚对苯二甲酸乙二酯(PET)为柔性基底，以吡咯并吡咯二酮与苯并噻二唑共聚物(P2DPP-BTz)为半导体层，制备柔性高性能双极型场效应晶体管。通过优化器件制备条件，提高有机半导体半导体(OSC)层与绝缘层平整度，提高OFET迁移率至空穴/电子迁移率分别为1.73/2.58cm2V-1s-1。　　2.平衡的双极型聚合物是低成本互补金属氧化物半导体(CMOS)电路的最佳选择之一。通过棒涂法(bar-coating)以120mm/s的速度在空气中制备了大面积且有序的聚合物薄膜。原子力显微镜和掠入射广角X射线衍射分析表明，在11.7±1nm薄膜（约5层分子）中，聚（氟异靛蓝-二氟联噻吩-氟异靛蓝-联噻吩）(PFIBI-BT)分子以π堆积（edge-on）微晶生长。细长的、均匀的取向晶畴可以减少畴界的不利影响，有利于聚合物薄膜中的载流子传输。此外，沿晶畴排列方向的OFET显示出高达5.5/4.5cm2V-1s-1的空穴/电子迁移率，约为旋涂法制备的OFET迁移率的9倍。反相器的增益值高达174，是目前基于双极型聚合物的反相器增益中最高值之一。这些结果表明:少数分子层的PFIBI-BT薄膜场效应晶体管具有优异的双极型性能，同时棒涂法为溶液法快速加工取向聚合物半导体薄膜在工业中的应用奠定了基础。　　3.大多数电子设备都需要具备较强的抗环境干扰能力，因此温度不敏感的特性对OFET很重要。然而，有机半导体器件在极冷或极热区域稳定工作面临巨大挑战。本文通过在聚合物半导体P(NDI2OD-T2)中添加聚丙烯腈(PAN)，利用棒涂法制备了取向聚合物半导体薄膜，薄膜采用相对热力学稳定的分子堆积方式，并且具有有序排列的数十微米长的线形晶畴，基于该薄膜的OFET在宽温度范围内保持相对稳定的迁移率。线形晶畴的薄膜形貌有助于减少载流子传输路径中的缺陷和畴界。基于该取向P(NDI2OD-T2)/PAN薄膜的场效应晶体管表现出在200K-460K的温度不敏感的电子传输行为，迁移率高于3.5cm2V-1s-1。

关键词：聚合物有机场效应晶体管制造工艺取向聚合物半导体薄膜抗环境干扰能力器件稳定性

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载流子传输优化提升不同体系钙钛矿太阳能电池性能的研究

载流子传输优化提升不同体系钙钛矿太阳能电池性能的研究

引用

作者：孟娟北京交通大学

学位级别：博士

钙钛矿太阳能电池中,光生载流子的提取和传输对于获得高性能器件至关重要。三维钙钛矿载流子传输能力较好,限制器件性能的因素之一是传输层特性,比如其微结构、透过率、电导率、表面能等。钙钛矿下层的传输层不仅决定光生载流子的提取... 详细信息

钙钛矿太阳能电池中,光生载流子的提取和传输对于获得高性能器件至关重要。三维钙钛矿载流子传输能力较好,限制器件性能的因素之一是传输层特性,比如其微结构、透过率、电导率、表面能等。钙钛矿下层的传输层不仅决定光生载流子的提取和传输,而且会影响钙钛矿薄膜的生长和结晶,最终影响器件性能。准二维钙钛矿中由于量子阱结构的存在以及多相分布特性,钙钛矿薄膜本身的载流子传输受到限制。为了提升不同体系钙钛矿太阳能电池中载流子的提取和传输,降低影响载流子传输的缺陷态,本论文主要进行了以下研究: （1）钙钛矿太阳能电池空穴传输层特性对器件性能影响研究:针对p-i-n结构三维钙钛矿太阳能电池中常用空穴传输材料（hole transport material,HTM）poly（3,4-ethylenedioxythiophene）polystyrene sulfonate（PEDOT:PSS）具有酸性、吸湿性、载流子传输能力有待提高等不足,提出采用有机小分子材料N1,N1-（[1,1-Biphenyl]-4,4-diyl）bis(N4-（naphthalen-1-yl）-N1,N4-diphenylbenzene-1,4-diamine)（NBNDD）取代的方案。NBNDD薄膜在可见光范围（400-800 nm）具有良好的光学透过率（>80%）,最高占据分子轨道（Highest Occupied Molecular Orbital,HOMO）能级（-4.85 e V）和MAPb I3钙钛矿价带（-5.40 e V）较为匹配。此外,NBNDD表面更疏水,成膜时对MAPb I3钙钛矿主溶剂γ-GBL的拖拽力更小,可促进钙钛矿晶粒的生长、增强结晶质量。NBNDD作为HTM还可以有效钝化钙钛矿下表面,提升器件开路电压和填充因子。和PEDOT:PSS相比,NBNDD的电导率更高,且和电子传输材料PC61BM的电导率更为接近,有助于器件中电子和空穴载流子的传输平衡,提升器件的短路电流密度。采用NBNDD作为HTM的器件效率从12.15%提升到16.09%,X射线衍射结果中Pb I2衍射峰的消失也从侧面证明基于NBNDD的MAPb I3薄膜稳定性的增强。（2）二氧化锡（tin dioxide,Sn O2）电子传输层（electron transport layer,ETL）改性对钙钛矿太阳能电池性能影响研究:胶体水溶液制备的Sn O2薄膜是n-i-p结构三维钙钛矿太阳能电池常用的ETL,但是Sn O2纳米颗粒在水溶液中容易发生聚集,聚集体的存在会影响Sn O2 ETL的形貌和电学特性。针对这一问题,采用对胶体水溶液简单加热处理的方法（热溶液法）,改善Sn O2在水溶液中的尺寸分布,提升Sn O2 ETL的薄膜形貌和横向电导率。随着处理温度升高到70℃,Sn O2纳米颗粒在水溶液中的尺寸从双峰分布变为单峰分布,表明尺寸分布更加均一,使得制备成膜时Sn O2形核点分布更加均匀,从而形成致密的Sn O2薄膜和减少的晶粒间隙,导致Sn O2 ETL的横向电导率提升三倍。同时,致密的Sn O2ETL可以促进FA0.1MA0.9Pb I3钙钛矿晶粒的生长,相比常温条件下制备的Sn O2 ETL,热溶液法制备的Sn O2ETL上生长的FA0.1MA0.9Pb I3钙钛矿平均晶粒尺寸从273 nm增加到565 nm。更大的晶粒尺寸促进了FA0.1MA0.9Pb I3的吸收,使得器件短路电流密度从23.34 m A/cm2增加到24.99 m A/cm2。此外,热溶液法制备的Sn O2 ETL能够更有效地提取光生电子,降低FA0.1MA0.9Pb I3/Sn O2界面复合,提升器件开路电压和填充因子,光电转换效率也从17.63%提升到20.67%。最大功率点追踪100 h后,器件的效率维持在初始效率的85%。（3）二元有机间隔阳离子调控相形成和形貌特性改善准二维钙钛矿太阳能电池空穴传输:疏水性有机间隔阳离子的引入使得准二维钙钛矿表现出比三维钙钛矿更加优异的湿度稳定性。然而,准二维钙钛矿薄膜形貌较差,薄膜中的多相不均匀分布会阻碍载流子传输。针对这一问题,提出采用二元有机间隔阳离子协同作用策略,通过有机间隔阳离子butylammonium（BA+）之间的范德瓦尔斯相互作用实现准二维钙钛矿晶体自组装,添加少量更长碳链有机间隔阳离子Octylammonium（OA+）调控薄膜形貌和相分布。紫外可见吸收和光致发光光谱的结果表明,OA+的添加不会影响薄膜中相的成分,但会使得准二维钙钛矿薄膜底部的小n相减少,这可能是由于BAI和OAI在有机溶剂中的溶解度差异导致结晶动态平衡状态不同的结果。由于小n相光学带隙更宽,位于薄膜底部时会充当空穴陷阱,阻碍空穴从钙钛矿活性层到底部PEDOT:PSS的传输。因

关键词：钙钛矿太阳能电池空穴传输层电子传输层有机间隔阳离子光电转换效率器件稳定性

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基于氧化锌的钙钛矿电池制备与器件性能研究

基于氧化锌的钙钛矿电池制备与器件性能研究

引用

作者：张鹏电子科技大学

学位级别：博士

得益于有机无机杂化钙钛矿材料优异的光电性能,钙钛矿太阳能电池作为近年来兴起的新型太阳能电池,其光电转换效率经过短短数年时间的发展便已经超过22%,成为光伏领域新的研究热点。有机无机杂化钙钛矿薄膜作为电池光吸收层,其质量将直... 详细信息

得益于有机无机杂化钙钛矿材料优异的光电性能,钙钛矿太阳能电池作为近年来兴起的新型太阳能电池,其光电转换效率经过短短数年时间的发展便已经超过22%,成为光伏领域新的研究热点。有机无机杂化钙钛矿薄膜作为电池光吸收层,其质量将直接影响钙钛矿太阳能电池的性能。同时,钙钛矿太阳能电池通常采用由电极、电子传输材料、钙钛矿薄膜及空穴传输材料叠加在一起形成的层状结构,钙钛矿薄膜产生的光生载流子必须穿过电池多个界面才能被电极收集。而由于界面缺陷的存在,载流子会在界面处发生复合。因此,如何提高钙钛矿薄膜质量及优化电池界面特性是值得关注和深入研究的重要课题。除此之外,提升钙钛矿太阳能电池环境稳定性和降低电池生产成本也一直是该领域的研究热点和难点。针对上述问题,为得到低成本、高性能并具有良好稳定性的钙钛矿太阳能电池,本文采用制备方法简单的氧化锌纳米材料及致密氧化锌薄膜代替常用的多孔氧化钛薄膜作为电子传输层制备了钙钛矿太阳能电池,并从以下三个方面开展相关研究:1.优化钙钛矿薄膜制备工艺,提升薄膜质量;2.优化电池界面性能,提升载流子传输效率;3.通过界面修饰及使用混合基团钙钛矿材料等手段提升钙钛矿太阳能电池的环境稳定性。首先,我们使用化学溶液法与水热法分别制备了氧化锌纳米颗粒薄膜和氧化锌纳米柱薄膜,并将二者用作钙钛矿太阳能电池的电子传输层。随后,我们研究了氧化锌制备工艺对钙钛矿太阳能电池性能的影响。对于氧化锌纳米颗粒薄膜,通过调节旋涂层数以优化薄膜厚度,最终制备了光电转换效率为7.21%的钙钛矿太阳能电池。对于氧化锌纳米柱薄膜,使用不同的反应时间及反应溶液浓度对氧化锌纳米柱形貌进行调节。结果表明,氧化锌纳米柱直径变化对钙钛矿太阳能电池性能影响不明显,但电池的效率会随着纳米柱长度的增加呈现先增加后下降的趋势。当使用90 ~oC生长1小时,反应溶液浓度为35毫摩尔每升的反应条件下制备的氧化锌纳米柱薄膜时,得到了光电转换效率为9.65%的钙钛矿太阳能电池。采用高温退火和氧化铝表面修饰的方法处理氧化锌纳米柱薄膜,进一步提高钙钛矿太阳能电池性能。高温退火可以去除氧化锌纳米柱表面残留的化学物质,降低薄膜表面缺陷浓度并促进氧化锌的结晶和取向生长。采用原子层沉积制备的氧化铝薄膜则进一步钝化了氧化锌薄膜的表面缺陷。最终,通过优化氧化铝薄膜厚度,我们制备了最高效率为16.08%,平均效率为15.06%的钙钛矿太阳能电池。为解决两步沉积法制备钙钛矿薄膜过程中碘化铅反应不完全的问题,我们使用混合溶剂代替单一有机溶剂制备多孔碘化铅薄膜,并使用乙醇溶剂退火代替普通热退火。多孔结构碘化铅薄膜与碘化甲胺溶液接触面积显著增加,促进了两种前驱材料之间的反应。溶剂退火过程会进一步促进钙钛矿晶粒的生长,改善钙钛矿薄膜质量。最终,我们使用氧化锌纳米柱薄膜作为电子传输层制备了钙钛矿太阳能电池,该电池最高光电转换效率为17.3%。为抑制由氧化锌紫外光催化活性引起的钙钛矿太阳能电池性能光照衰减现象,我们采用磁控溅射法沉积了致密氧化锌薄膜,并使用氧化铝对其进行修饰。磁控溅射法可以改善氧化锌薄膜结晶质量,避免薄膜表面出现化学残留并降低薄膜表面缺陷浓度,抑制氧化锌薄膜表面的反应活性。同时,由于氧化铝具有较大的禁带宽度,其光催化活性不会被紫外光激发,所以氧化铝修饰层的引入除可以钝化界面缺陷外,还会抑制钙钛矿材料与氧化锌之间的光催化反应。最终,我们制备了光电转换效率为17.17%的太阳能电池,该电池经过250小时连续光照后仍保持15.03%的效率,表现出良好的光照稳定性。最后,我们在铝掺杂氧化锌导电玻璃上沉积含铯三基团钙钛矿薄膜并制备了无需额外电子传输薄膜的钙钛矿太阳能电池,随后研究了晶格失配对钙钛矿/氧化锌薄膜热稳定性的影响。研究结果发现,较大的晶格失配会在钙钛矿薄膜中引入应力,导致界面缺陷的积累和钙钛矿薄膜结晶质量恶化,加速钙钛矿材料在氧化锌薄膜表面的热分解。为抑制由晶格失配引起的钙钛矿材料热退化现象,我们使用氢氧化钡对氧化锌薄膜进行界面修饰,缓解了钙钛矿材料与氧化锌薄膜之间的晶格失配现象,提升了钙钛矿薄膜的热稳定性及结晶质量。最终,通过优化氢氧化钡薄膜厚度,我们得到了最高效率为18.18%的无电子传输层钙钛矿太阳能电池。

关键词：钙钛矿太阳能电池氧化锌电子传输材料界面修饰器件稳定性

来源：评论

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高效三元有机太阳能电池活性层形貌的精确调控与稳定性的研究

高效三元有机太阳能电池活性层形貌的精确调控与稳定性的研究

引用

作者：张立福南昌大学

学位级别：硕士

近年来,得益于新型给受体材料与优化的器件结构,基于单节本体异质结有机太阳能电池的器件效率已经突破16%。利用三元策略制备有机太阳能电池,不仅可以提高光吸收,也能优化活性层薄膜形貌,从而提高电池性能。然而,大部分有机太阳能电池... 详细信息

近年来,得益于新型给受体材料与优化的器件结构,基于单节本体异质结有机太阳能电池的器件效率已经突破16%。利用三元策略制备有机太阳能电池,不仅可以提高光吸收,也能优化活性层薄膜形貌,从而提高电池性能。然而,大部分有机太阳能电池的活性层薄膜厚度只有100 nm左右,制成厚膜后,效率会大幅下降,且光、空气和热等因素也会影响电池的寿命。针对这些问题,本论文拟通过三元策略来精确调控活性层薄膜形貌特别是垂直方向上的组分分布,从而制备厚度不敏感以及高效稳定的有机太阳能电池。首先,将高结晶性的DRCN5T小分子引入PTB7-Th:PC70BM体系,制备了厚度高达270 nm的太阳能电池,器件效率达到了11.1%。发现DRCN5T的引入可以促进PTB7-Th形成纳米线的结晶结构,从而提高了相纯度。同时,DRCN5T可以优化PTB7-Th和PC70BM在垂直方向上的组分分布,即有更多的PTB7-Th处于薄膜表面,而更多的PC70BM富集在薄膜的底层,主要与组分之间的相容性不同有关。通过熔点下降法,计算得到了DRCN5T:PTB7-Th和DRCN5T:PC70BM体系的Flory-Huggins相互作用参数,分别为-0.80和2.94。说明DRCN5T和PTB7-Th具有良好的相容性,而DRCN5T与PC70BM则完全不相容。相容性的差异使得DRCN5T和PTB7-Th易于形成一相,且由于其表面能较低,倾向于薄膜表面富集,从而有利于载流子的传输并提高器件效率。这种利用相容性不同调控活性层薄膜形貌的方法适用于大面积印刷以及roll-to-roll的制备工艺。另外,将TBD-PDI-C11-Se小分子引入PBDB-T-F:IT-4F体系中,制备了效率高达13.9%的三元有机太阳能电池。发现小分子可以有效抑制IT-4F的聚集,从而提高了活性层薄膜的稳定性。在空气和140°C热退火条件下,三元有机太阳能电池比二元电池具有更好的稳定性。在空气中放置900 h后,三元器件的效率仍保持了85%,二元器件则衰减到71%。140°C热退火12 h后,三元器件的效率可保持88%,而二元器件则下降到78%。相关研究可为制备高效稳定的有机太阳能电池提供新思路。

关键词：三元有机太阳能电池相互作用参数形貌调控厚活性层垂直相分离器件稳定性

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基于缺陷钝化提升钙钛矿太阳能电池性能的研究

基于缺陷钝化提升钙钛矿太阳能电池性能的研究

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作者：陈宁利中国科学院大学

学位级别：博士

钙钛矿太阳能电池由于光电转换效率高、制备方式简单、成本低廉而被视为最有前景的新一代新能源器件。钙钛矿太阳能电池在2009年首次被报道的光电转换效率仅有3.8％。经过十几年间科研人员的不断努力，钙钛矿太阳能电池已经达到了25.5... 详细信息

钙钛矿太阳能电池由于光电转换效率高、制备方式简单、成本低廉而被视为最有前景的新一代新能源器件。钙钛矿太阳能电池在2009年首次被报道的光电转换效率仅有3.8％。经过十几年间科研人员的不断努力，钙钛矿太阳能电池已经达到了25.5％的认证效率。但是，钙钛矿薄膜的晶界和表面存在大量缺陷，这些缺陷作为非辐射复合中心捕获光生载流子，阻碍载流子的扩散，导致钙钛矿电池光电转换效率的降低。此外，这些缺陷会引起钙钛矿薄膜中的离子迁移，导致水分和氧气对钙钛矿薄膜的侵蚀，导致钙钛矿电池的稳定性的降低。因此，本论文通过对钙钛矿薄膜表面及晶界处的缺陷钝化，钙钛矿薄膜与电荷传输层间的界面调控，以及研究制备高质量的钙钛矿薄膜，提高了其器件的光电转换效率和稳定性。本文的研究工作主要分为以下三个方面:　　1.在钙钛矿薄膜表面和晶界处引入含有醚氧基团的聚醚胺(PEA)。醚氧基团与钙钛矿中的未配位的Pb2+结合，从而钝化了薄膜表面和晶界处的缺陷，抑制了钙钛矿薄膜的非辐射复合，提高了电荷传输和提取。并且具有疏水性的聚醚胺可以阻碍水分渗透入钙钛矿薄膜内部，从而增强了钙钛矿太阳能电池在空气中的稳定性。因此，PEA处理后的MAPbI3钙钛矿太阳能电池的光电转换效率从17.18％提高到了18.87％，而且未封装的器件在空气中保存30天后，其效率保持为初始值的95％。钝化后的(FAPbI3)1-x(MAPbBr3)x太阳能电池的光电转换效率从19.66％提高到了21.60％。并且，聚醚胺钝化后的两种钙钛矿太阳能电池的回滞均得到了有效改善。　　2.采用1-萘甲胺碘(NMAI)对钙钛矿薄膜进行表面处理。钙钛矿薄膜表面形成一层～40nm厚的1-萘甲胺碘薄膜，薄膜表面的平整度降低，结晶质量提高。NMAI中的苯环上的电子云与未配位的Pb2+相互作用，降低了薄膜表面的缺陷态密度。此外，NMAI不仅具有优秀的空穴迁移率，而且改善了钙钛矿和空穴传输层(Spiro-OMeTAD)间的能级匹配，提升了器件的空穴抽取能力，有利于载流子的传输和收集。因此，(FAPbI3)1-x(MAPbBr3)x太阳能电池的光电转换效率从20.08％提高到了23.49％，开路电压达到1.19V。NMAI处理后的器件的热稳定性和在空气中的稳定性也相应提高。　　3.两步法中PbI2薄膜制备工艺研究。通过调整PbI2溶液中的DMSO比例及旋涂速度开发出PbI2不退火工艺。相比于传统两步法中退火的PbI2，不退火的PbI2薄膜更有利于铵盐和PbI2的充分反应，从而制备出晶粒较大，结晶度较高的钙钛矿薄膜。稳态荧光光谱和X射线衍射分析表明，基于PbI2不退火工艺制备的钙钛矿薄膜质量明显提高。同时以此工艺制备的钙钛矿太阳能电池实现20.39％的光电转换效率，使用苯丁基碘化按钝化处理后可以将效率进一步提升至21.47％。

关键词：钙钛矿太阳能电池缺陷钝化光电转换效率器件稳定性

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基于分子工程策略的高性能反式钙钛矿太阳能电池研究

基于分子工程策略的高性能反式钙钛矿太阳能电池研究

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作者：李琳华中科技大学

学位级别：博士

近年来,钙钛矿太阳能电池（PSCs）不仅在器件效率方面提高迅速,其单结器件的光电转换效率（PCE）已达到25.7%,该数值已超过商业化成熟的多晶硅太阳能电池、铜铟镓硒薄膜太阳能电池和碲化镉薄膜太阳能电池,而且在大面积制备及稳定性方面... 详细信息

近年来,钙钛矿太阳能电池（PSCs）不仅在器件效率方面提高迅速,其单结器件的光电转换效率（PCE）已达到25.7%,该数值已超过商业化成熟的多晶硅太阳能电池、铜铟镓硒薄膜太阳能电池和碲化镉薄膜太阳能电池,而且在大面积制备及稳定性方面均飞速发展。然而,PSCs要实现大规模应用,仍有包括稳定性不足及铅泄露在内的诸多科学技术问题需要解决。常规PSCs器件结构通常由钙钛矿光活性层、电荷传输层及电极等关键功能材料组成,各功能材料层的物化结构及光电性质决定了PSCs在实际条件下的工作稳定性和PCE。本论文围绕反式钙钛矿太阳能电池相关基础科学问题,以多功能化分子设计为切入点,制备高性能钙钛矿光吸收层、空穴传输层及电极材料等关键功能层材料,优化器件表界面物化特性及电学性能,实现了反式PSCs的PCE和稳定性的协同提升。研究内容如下: （1）有机/无机双层空穴传输材料设计与制备:通过小分子p-型有机半导体材料(4,4”-双（二苯氨基）-[1,1’:3’,1”-三苯基]-5’-羧酸)（TPA-BA）与金属氧化物半导体氧化镍（NiOx）之间的自组装特性,用于构建高性能TPA-BA/NiOx有机/无机双层空穴传输材料。相对于NiOx单层无机空穴传输材料,TPA-BA/NiOx有效地优化了钙钛矿/空穴传输层的界面能级,使界面能量损失从0.40 eV降到0.36 eV,显著提升了界面电荷转移效率。同时,TPA-BA明显地抑制了NiOx/钙钛矿界面的化学反应活性,极大提高了器件的在光、热等使用条件下的工作稳定性。最终,基于TPA-BA/NiOx双层空穴传输材料的反式PSCs获得了22.25%（有效面积0.1225 cm2）的PCE,并展现出优异的稳定性,在1个太阳光照下连续运行1000 h或85℃热老化1000 h,仍保持初始效率的90%以上。（2）钙钛矿光吸收层与空穴传输层的表界面协同调控:采用多功能D-A型染料分子2-氰基-3-(4-(7-（4-二苯胺基）苯基)苯并[c][1,2,5]噻二唑-4-基)苯基)丙烯酸（BT-T）修饰钙钛矿光吸收层,BT-T也是一种p-型半导体材料。理论计算和实验研究表明,BT-T分子会通过氰基乙酸基团与钙钛矿材料和无机空穴传输材料相互作用。BT-T分子能选择性分布在多晶钙钛矿薄膜晶界处,提高薄膜的结晶,并有效钝化了薄膜表面上的深能级缺陷。同时,分子也能锚定于NiOx/钙钛矿“埋底界面”处,使界面能量损失从0.39 eV降低到0.33 eV,提升了界面电荷转移效率,并改善了NiOx/钙钛矿界面稳定性。最终,基于BT-T反式大面积器件（有效面积为1.01 cm2）PCE达到了22.20%。未封装器件在100℃热老化100 h后仍保持器件初始效率的91.5%,在连续1个太阳光光照老化1000 h仍能保持器件初始效率的92.5%。（3）抗腐蚀多功能金属电极设计与制备:设计并合成了多功能共聚物PDMEA(聚(2-(2-甲基-3-（2-甲基丁酰氧基）乙氧基)-3-氧代丙基)硫代-3-甲硫基琥珀酸),用于制备Ag/PDMEA复合电极材料。PDMEA的上高密度的羧酸基团能与反式PSCs半电池上表面的聚乙烯亚胺进行路易斯酸碱反应生成离子交联化合物,使Ag/PDMEA复合电极与反式PSCs半电池之间的产生化学键合作用,从而实现了金属电极与反式PSCs半电池在低温层压工艺条件下的器件集成。低温条件下,物理方式制备金属电极的工艺克服了热蒸发或者电子束沉积等传统原位电极制备工艺的成本高和稳定性差问题。同时,PDMEA的上高密度的硫醚和羧酸等基团也可与Ag电极表面的悬挂键以及钙钛矿光吸收层中的铅离子进行有效配位,有效提高电极的抗腐蚀能力并抑制钙钛矿材料中重金属铅的泄露,大幅提升器件稳定性和环保特性。最终,基于Ag/PDMEA复合电极及低温层压集成工艺我们制备了PCE达22.68%的1cm2面积电池,该电池在经过85℃和3000 h高温老化实验后仍保持初始效率的90%以上。

关键词：反式钙钛矿太阳能电池界面修饰器件效率器件稳定性钝化缺陷抑制离子迁移多功能复合电极

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芳胺类有机分子空穴注入与传输材料的设计合成及其应用

芳胺类有机分子空穴注入与传输材料的设计合成及其应用

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作者：黄小兰华南理工大学

学位级别：博士

有机发光二极管（OLEDs）可应用于平板显示、汽车尾灯、照明以及医疗健康等诸多场景中。钙钛矿太阳能电池（PSCs）则由于活性层的光学吸收系数大、吸收光谱范围宽、易于制备等优点,近年来受到人们的关注。有机空穴注入/传输材料（HI/HT ... 详细信息

有机发光二极管（OLEDs）可应用于平板显示、汽车尾灯、照明以及医疗健康等诸多场景中。钙钛矿太阳能电池（PSCs）则由于活性层的光学吸收系数大、吸收光谱范围宽、易于制备等优点,近年来受到人们的关注。有机空穴注入/传输材料（HI/HT materials）广泛应用于OLEDs和PSCs等光电器件中。作为阳极界面层,HI/HT materials的基本作用是促进空穴从阳极注入并传输到OLED器件的发光层中或者从PSC器件的活性层中提取光生空穴载流子并传输到相应的电极上,进而提高器件的整体性能。兼具合适的HOMO（最高占有轨道）能级和高空穴迁移率（μh）以及高玻璃化转变温度（Tg）的空穴注入/传输材料有利于实现高性能的光电器件。此外,所使用材料的纯度亦影响光电器件的特性,比如,由反应物或反应副产物产生的潜在残留含卤素杂质不利于OLED器件的稳定性。通常,高Tg与高迁移率之间存在权衡关系。因此设计制备兼具高纯度、Tg与迁移率的空穴注入/传输材料对于OLEDs以及PSCs等光电器件具有重要意义。芳胺单元不仅具有强的给电子能力,而且结构易修饰,有利于通过分子设计得到高性能的空穴注入/传输材料。因此,本论文以简单结构的芳胺单元为基础,通过π桥或端基调控,设计合成了一系列高性能的空穴注入/传输材料,并将其应用在OLED或PSC器件中,主要内容如下:1、以刚性的2,2'-联萘单元为π桥,以甲氧基苯基作为取代端基,设计并制备了2,2'-联萘-6,6'-二胺类化合物XL1。化合物以6-溴-2-萘胺和4-甲氧基碘苯为初始原料,经乌尔曼和铃木反应得到;反应条件简单,通过简单的柱层析分离法即可去除影响OLED器件寿命的含溴原料等杂质。XL1具有-5.05 e V的高HOMO能级,可作为空穴注入材料应用在OLED器件中。与常见的1,1'-联苯-4,4'-二胺类空穴注入材料Me O-TPD相比,引入2,2'-联萘单元的XL1具有更高的玻璃化转变温度（Tg）和更高的空穴迁移率（μh）,经F4-TCNQ（2,3,5,6-四氟-7,7',8,8'-四氰二甲基对苯醌）掺杂,电导率为2.64×10-4 S m-1;在（2.0-5.0）×10～5 V cm-1电场强度范围内,XL1:F4-TCNQ的空穴迁移率达到了（4.09-2.34）×10-2 cm2 V-1s-1。在红光磷光OLED器件中,由于更好的空穴传输性能以及更好的薄膜形貌热稳定性,XL1比Me O-TPD表现出更好的器件性能,在1000 cd m-2的工作亮度下,XL1器件的工作电压（V）、电流效率（LE）和功率效率（PE）分别是5.0 V、9.9 cd A–1和6.2lm W–1,而Me O-TPD器件的V=5.8 V、LE=9.5 cd A–1、PE=5.2 lm W–1;起始亮度1000 cd m-2时,XL1器件的t95约230 h,远高于Me O-TPD器件的65 h。在高效绿光磷光OLED器件中,在1000 cd m-2的工作亮度下,XL1器件与商业化代码材料OMET-P008器件的LE分别为57.1和56.5 cd A–1,PE分别为64.0和68.2 lm W–1,而在10000cd cm–2的高起始亮度下,二者器件寿命相当,t90约80 h。在叠层OLED器件中,XL1器件的LE=80.8 cd A–1、PE=24.9 lm W–1@1000 cd m-2,在电流密度50 m A cm–2时,亮度达到33060 cd m-2,电流效率66.12 cd A–1;在50 m A cm–2的高恒定电流驱动下,器件的t90约56.5 h。2、在XL1的基础上,通过引入9-甲基-3-咔唑单元,部分取代甲氧基苯基端基,设计合成了联萘二胺类空穴注入材料XL2。XL2的HOMO能级为–5.01 e V;相对于XL1,其玻璃化转变温度大幅提高,Tg高达163 ~oC。在（2-5）×10～5 V cm-1的电场强度范围内,XL2的空穴迁移率为1.51×10-3–1.05×10-2cm2V-1s-1。在绿光磷光OLED器件中,亮度为1000 cd m–2时,XL2器件的功率效率为45.9 lm W–1,电流效率为73.1 cd A–1,外量子效率为20.09%,色坐标（0.31,0.63）。在深红光磷光OLED器件中,LE=20.3 cd A–1、PE=9.1 lm W–1、EQE=23.3%@1000 cd m-2;而在50 m A cm–2时,电流效率约16.82cd A–1。器件的色坐标是（0.68,0.32）。在50 m A cm–2的高恒定电流驱动下,器件的t95约为11.6 h。值得指出的是,2,6-二溴萘和N,N-二（4-甲氧基苯基）-6-(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂硼杂环戊基-2

关键词：有机电致发光钙钛矿太阳能电池空穴注入/传输材料 2,2'-联萘芳胺器件稳定性

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无掺杂D-A型聚合物空穴传输材料的制备及在钙钛矿太阳能电池上的应用

无掺杂D-A型聚合物空穴传输材料的制备及在钙钛矿太阳能电池上的...

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作者：王丽君福建师范大学

学位级别：硕士

当今世界,随着全球能源需求日益增长,化石燃料的消耗和环境的可持续性给人类的生存带来了巨大挑战。为了减少对化石燃料能源的依赖,人们已经发明和研究了如太阳能、风能、潮汐能和生物质能等各种类型的绿色可再生能源,被公认为是解决能... 详细信息

当今世界,随着全球能源需求日益增长,化石燃料的消耗和环境的可持续性给人类的生存带来了巨大挑战。为了减少对化石燃料能源的依赖,人们已经发明和研究了如太阳能、风能、潮汐能和生物质能等各种类型的绿色可再生能源,被公认为是解决能源危机的有效方案。特别是,目前正在对有效利用太阳能的光伏技术进行的研究受到了广泛的关注,其主要是将太阳能转化为电能来满足人类的能源需求。值得注意的是,近年来钙钛矿太阳能电池（PVSCs）发展迅速,其能量转化效率（PCE）已将提高到了25.5%,引起了研究热潮。空穴传输层（HTL）在大多数高效PVSCs中起着关键作用。特别是在n-i-p型常规结构的PVSCs中,HTL可以通过多种方式提高器件性能,包括空穴注入和输运、界面优化、抑制电荷复合以及保护钙钛矿活性层免受氧、水和金属电极的伤害等。虽然Spiro-OMe TAD小分子空穴传输材料（HTM）陆续带来了PVSCs的高PCE记录,但薄膜质量差和对添加剂的要求对器件的长期稳定性带来了一些负面影响。因此,无掺杂、致密的聚合物HTL作为Spiro-OMe TAD掺杂HTL的潜在替代品受到广泛关注。电子给体（D）-电子受体（A）型聚合物因其优越的空穴传输特性而成为一种很有前途的HTM。因此,本文主要从D-A型聚合物的合成和改性,以及作为HTMs在PVSCs器件中的应用展开相关研究,主要内容如下:（1）以引达省并二并噻吩（IDTT）为电子给体,不同侧链的噻吩并吡咯二酮（TPD）为电子受体聚合,合成了两个新的D-A型聚合物PT-1和PT-2。通过对TPD受体单元侧链的剪裁来调控这类D-A型聚合物的光电性能,并用作HTM探究其在PVSCs的应用潜力。构建了ITO/Sn O2/perovskite/HTL/Mo O3/Ag平面结构的PVSCs器件,PT-2作为HTM制备的优化后的无掺杂器件,表现出16.41%的PCE,而基于PT-1的器件仅有11.47%。（2）以IDTT为电子给体,苯并三氮唑（BTA）为电子受体,采用不同的噻吩作π桥合成了两种新型空穴传输材料BT-T和BT-TT。系统探究了单噻吩和并噻吩的引入对材料性能的影响。BT-T和BT-TT均表现出合适的能级、高的空穴迁移率,良好的perovskite/HTL界面接触。BT-T和BT-TT作为无掺杂HTL分别应用到ITO/Sn O2/perovskite/HTL/Mo O3/Ag的n-i-p型无掺杂钙钛矿太阳能电池。相比之下,采用单噻吩桥联策略有效提高了BT-T器件的JSC和FF,获得的PCE为17.10%,基于BT-TT的器件获得了15.75%的PCE。（3）聚合物PDT-T和PDTT-T采用相同的苯并二噻吩-4,8-二酮（BDD）作为A单元和噻吩作为π桥,而D单元分别为引达省并二噻吩（IDT）和IDTT。两种聚合物均表现出良好的空穴迁移率、匹配的能级和优异的成膜能力。基于PDTT-T器件的PCE最大值为19.02%,采用无掺杂PDT-T和PDTT-T的PVSCs的器件稳定性优于参考器件,证实了在D-A型聚合物HTMs上进行精确分子设计对获得高效稳定PVSCs的意义。

关键词：钙钛矿太阳能电池 D-A型聚合物空穴传输材料无掺杂器件稳定性

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