（材料加工工程专业论文）有机光伏电池的界面电子结构研究.pdf

苏州大学学位论文使用授权声明 j j i i | i i i i 0 | | | | 洲i i | | i 川i | | | i i | j | | y 19 0 9 7 6 6 本人完全了解苏州大学关于收集、保存和使用学位论文的规定， 即：学位论文著作权归属苏州大学。本学位论文电子文档的内容和纸 质论文的内容相一致。苏州大学有权向国家图书馆、中国社科院文献 信息情报中心、中国科学技术信息研究所( 含万方数据电子出版社) 、 中国学术期刊( 光盘版) 电子杂志社送交本学位论文的复印件和电子 文档，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或其他复制手段 保存和汇编学位论文，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数 据库进行检索。 涉密论文口 本学位论文属 在年一月解密后适用本规定。 非涉密论文凹 论文作者签名：生波：i ：j 、鑫日期：五止兰：兰z 导师签名：融日期：丝：主一：望 厂 光伏电池具有材料质量轻、制造成本低、便于大面积制作、机械性能上具有柔性 等优点。对有机光伏电池的研究有利于光伏发电成本的进一步下降，光伏发电的 进一步普及，但是有机光伏电池仍存在一些缺点，如有机光伏器件的物理机制、 原理尚未成熟，器件效率较低、寿命短、不稳定等。因此，有机光伏电池目前还 处在实验室研究阶段。 本论文主要研究了基于酞菁铜富勒烯( c u p c c 6 0 和c u p c c 7 0 ) 体系的有机小分 子光伏电池。具体研究了有机光伏电池中发生的物理过程以及加热退火处理对电 池的影响，主要分为以下几个方面： ( 1 ) 给体一受体界面电子结构对有机光伏电池的影响 开路电压( v o c ) 是光伏电池的一个关键参数，它主要由给体的h o m o 和受体的 l u m o 的能级差值确定。通过采用异质结和选择合适的受体材料形成理想的界面 能级结构会得到高的v o c 和光伏电池性能。通过对c u p c c 7 0 双层膜结构和c 7 0 ：c u p c 混合异质结薄膜的界面电子结构分析，我们发现从0 5 5 e v 提高到0 8 e v 。 ( 2 ) 退火处理对给体一受体界面的影响 对有机光伏电池进行退火处理可以促进材料分子的重新排列，改善界面接触 形貌，在给体一受体之间形成了相互贯穿的网络结构，实现激子的分离和电荷传输 速率平衡，使光伏电池性能得到明显提高。我们利用光电子能谱技术研究了加热 退火处理对有机光伏界面电子结构的影响，证实了在小分子体系中存在垂直相分 离现象。通过适当的退火处理可以有效改变界面电子结构和产生相分离，使光伏 性能显著提高。 ( 3 ) 受体一激子阻挡层界面电子结构对有机光伏电池的影响 我们通过在有机受体材料层和金属电极之间插入不同材料作为激子阻挡层， 中文摘要 有机光伏电池的界面电子结构研究 实现了器件性能的提高。通过对受体一激子阻挡层界面能级排列的分析，我们阐明 了激子阻挡层对光伏电池的影响，很好的解释了实验现象。 关键词：有机光伏电池；能级排列；激子阻挡层；加热退火；界面电子结构 作者：魏怀鑫 指导老师：唐建新 。： t h ep r o b l e m so fe n e 唱ys o u r c e sc r i s i s 孤de n v i r o 姗e n t a lp o l l u t i o nh a v eb e c o m e m o r e 锄dm o r es e r i o u sw i t hr e s p e c tt 0t h ed e v e l o p m e n to fm o d e m s o c i e 妙p h o t o v o l t a i c ( p v ) c e l l sa r en o wa n r a c t i n gm o r e 锄dm o r er e s e a r c hi n t e r e s t s 嬲m er e n e w a b l ea n d c l e a n e n e 唱y s o u r c e s s m a um o l e c u l a r 、e i g h t o 唱a n i c m a t e r i a l sa n dc o n j u g a t e d p o l y m e r sa r ee x c e l l e n tc a n d i d a t e sf o rm eu s ei np h o t o v o l t a i c sb e c a u s eo ft h e i ru n i q u e f e a t u r e ss u c h 嬲l i g h t 、e i g h t ，l o wc o s t ，m e c h a n i c a lf l e x i b i l i t y ，l a r g ea r e af a b r i c a t i o n ，锄d s oo n t h e s ea d v 锄t a g e so a 研t 1 1 ep o t e n t i a lf o rp h o t o v o l t a i ci n d u s t 巧t or e d u c et l l e m a l l u f - a c t u r i n gc o s t h o w e v e r m e r ea r es t i l ls o m ep r o b l e m ss u c h 嬲i m m a t u r et l l e o r y l o we m c i e n c y ，s h o r tl i f e t i m e 锄dp 0 0 rs t a b i l i 吼w h i c hh a v et ob es o l v e db e f o r e 也e ya r e a c l l i e va _ b l ef o rc o m m e r c i a ja p p l i c a t i o n i nm i st l l e s i s ，t t l ee m p h a l s i sf o c u s e so nt l l es t u d yo fs m a l lm o l e c u l a ro r g a i l i cs o l a r c e l l sb a s e do nc o p p e rp h t h a l o c y a n i n e - f h l l e r e n e ( c u p c c 6 0o rc u p c c 7 0 ) s y s t e m s t h e i i l n u e n c e so ft t l ee l e c 仰i l i cs t n j c t u r e so fd o n o r - a c c e p t o r ( d - a ) i n t e r f i a c e s 锄dt l l e t h e 肌a l 锄e a l i n gn e a n n e n t o nt l l e p e r f 0 肌锄c eo f0 p v sh a v eb e e ns y s t e m a t i c a l l y i n v e s t i g a t e d ( 1 ) t h ee f f e c to fd ae i e c t m n i cs t 川c t u n so nt h eo r g a n i cp h o t o v o n a i cc e l l s u n d e r s t a l l d i n gt h ee l e c t r o n i c s t n j c t u l e so fo 唱a n i cd ah e t e r o j u n c t i o ni so f p r o n o u n c e di m p o n a n c ef o rt l l eo p vo p t i m i z a t i o n f o re x 锄p l e ，o p e n - c i r c u i tv o l t a g e ( 、，o c ) i sc r i t i c a lt ot h ec e l lp e r f o m a n c e 1 ti sg e n e r a l l yb e l i e v e dt h a tt l l ee n e 唱yl e v e l o 凰e tb e t w e e nt h eh i 曲e s to c c u p i e dm o l e c u l 盯o r b i t a l ( h o m o ) o ft h ed o n o r 锄dt l l e l o w e s tu i l o c c u p i e dm o l e c u l a ro r b i t a l ( l u m o ) o ft h ea c c e p t o r ( e d h o m o e a l u m o ) d i r e c t l y d e t e n n i n e st h ev a l u eo fv o c h e r e ，t l l ed e t a i l e d e l e c t r o n i cs u m c t u r e so fap l a n a r c 7 0 c u p cb i l a y e r a n dam i x e d c 7 0 ：c u p cb h jh a v e b e e ns t u d i e d v i ai n s i t u p h o t o e m i s s i o ns p e c t r o s c o p y t h ee n e r g yo h s e ti sf o u n dt oi n c r e a s ef r o mo 5 5e vi nt h e b i l a y e rs t r u c t u r et oo 8e vi nt h em i x e db u l kh e t e r o j u n c t i o n ( 2 )t h e r m a la n n e a n g i n d u c e dv e n i c a lp h a s es e p a r a t i o n i nb u l kd a a b s t r a c t i n t e r i a c i a ie l e c t r o n i cs t n j c t u r e si no 唱a n i cp h o t o v o l t a i cc e l l s h e t e m j u n c t i o n t h e m l a la n n e a l i n gi se x t e n s i v e l y 锄p l o y e dt om o d i 匆i n t e m 屺i a lm o 印h o l o g ya n d m o l e c u l a ra r r 锄g e m e n t s t h ed - ai 1 1 t e 印e n e 仃a t i n gn e t w o r k sm o r p h o l o g yf o 眦e db y a r u l e a l i n g 仃e a t r i l e n tg o v e mm eb a l 锄c eb e t 、e e ne x c i t o nd i s s o c i a t i o na n dc h a 唱e 仃a 1 1 s p o r tp r o p e 啊t 1 1 ee 仃e c to ft 1 1 e m a l 锄e a l i n g 眈a t m e n to nt l l eb h jm o 叩h o l o g y c h a i l g ei no 玛a i l i cp h o t o v o l t a i cc e l l sw 舔蚰帕i e db yp h o t o e m i s s i o ns p e c t r o s c o p y t t 圮 r e s u l t sr e v e a l 廿l a tv e r t i c a lp h a s es e p a r a t i o nu p o n 锄e a l i n go c c u r si nc u p c ：c 6 0a n d c u p c ：c 7 0b ml a y e r s 、i t l li i l l l o m o g e n e o u sc o n c e m r a t i o nd i s t r i b u t i o ni np r o f i l e ，v a r y i n g 疔o mc u p c r i c hn e a r 也ea i rs u r f a c et oc 6 0 ( o rc 7 0 ) 一r i c ha d j a c e mt ot i l es u b s t m t e i n t e r f a c e t h em o 叩h o l o g yv a r i a t i o ni s 弱s o c i a t e d 嘶t ht l l ed i 俄r e n c ei ns u r f k ee n e 唱y o fc u p c 锄dc 6 0 ( o rc 7 0 ) ，l e a d i n gt ot h ea c c 啪u l a t i o no fc u p ct ot h ei n t e r f a c ew i t l la i r t ol o w e rt l l eo v e r a l le n e 唱yo ft l l ef k es u r f a c e ( 3 ) t h ee f l l e c to fa ne x c i t o nb i o c l i n gl a y e r ( e b l ) o no p v s b yi n s e n i n gd i 腩r e n tm a t e r i a j s 弱锄e b lb e t 、e e no 唱撕cl a y e r a i l dm e t a l e l e c 仃o d e ，t l l ep e 怕册a n c eo fo 唱a i l i cp h o t o v o l t a i cc e l lw 邪s i 鲥f i c a n t l yi m p r 0 v e d m 锄ys t u d i e ss u g g e s tt h a te b l c 觚b l o c kt 1 1 ee x c i t o nd i m 峪i o nt ot l l ec a t h o d e ，l e a d i n gt o t l l er e d u c t i o no fe x c i t o nq u e n c h i n ga tt l l ec a m o d ei n t e r f a c e t l l ee f i e c to fe b l o nm ec e l l p e o 肌a i l c ew a ss t u d i e da c c o r d i n gt ot l l ee n e 唱yl e v e la l i g r 肌e n t k e y w o r d s ：o 唱a i l i cp h o t o v o l t a i cc e l l s ；e n e 唱yl e v e la l i 即i i n e n t ；e x c i t o n b l o c k l a y e r ；也e 棚1 a l 锄e a l i n g ；i n t e r f a c i a le l e c 仃o m c 蛐m c t u r e w r i t t e n b y ：h u a i x i nw 西 s u p e r v i s e db y ：j i a n x i nt 觚g 引言l 。1 1 光伏电池的发展历程l 1 2 光伏电池的分类3 1 3 有机光伏电池的原理【1 7 1 8 】3 1 4 有机光伏电池的性能表征4 1 4 1 光伏电池等效电路4 1 4 2 光伏电池伏安特性【2 3 五4 】5 1 4 3 转换效率”6 1 4 4 外量子效率( e q e ) 6 1 4 5 内量子效率( i p c e ) 6 1 5 本论文的主要工作及结构”7 1 6 参考文献7 第二章实验部分1 0 2 1 实验设备lo 2 2 常用有机材料1 1 2 3 有机光伏器件制备一l4 2 3 1 i t o 玻璃基片清洗1 4 2 3 2i t o 玻璃基片预处理l5 2 3 - 3 蒸发镀膜工艺15 2 4 有机光伏电池的结构优化1 6 2 5 有机光伏电池性能表征l8 2 6 本章小结1 9 2 7 参考文献1 9 第三章给体受体界面电子结构对有机光伏电池的作用”2 l 3 1 研究背景2l 3 2c u p c c 6 0 界面电子结构研究“2 2 3 2 1c 6 0 c u p c 界面电子结构一2 2 3 2 2 能级排列2 4 3 3c u p c c 7 0 界面电子结构研究”2 5 3 3 2 c 7 0 ：c u p c 混合体异质结界面电子结构2 7 3 3 3c 7 0 c u p c 和c u p c ：c 7 0 能级扫 歹0 2 8 3 4 本章小结2 9 3 5 参考文献2 9 第四章退火处理对有机光伏电池的作用3 3 4 1 研究背景3 3 4 2 加热退火处理对光伏电池形貌的影响3 4 4 3 加热退火处理对界面电子结构的影响3 5 4 3 1c u p c c 6 0 界面加热退火处理”3 5 4 3 2c u p c c 7 0 界面加热退火处理”3 9 4 4 本章小结4 2 4 5 参考文献4 2 第五章受体激子阻挡层界面在有机光伏电池的作用4 5 5 1 研究背景”4 5 5 2 不同激子阻挡层对光伏电池的影响- 4 5 5 3 受体激子阻挡层界面电子结构4 7 5 3 1a l q 3 c 6 0 c u p c i t o 界面电子结构4 8 5 3 2b c p c 6 0 c u p c i t o 界面电子结构4 9 5 3 3b p h e n c 6 0 c u p c i t o 界面电子结构5 l 5 4 本章小结5 3 5 5 参考文献5 4 第六章总结和展望5 8 硕士期间发表和待发表的学术论文6 0 蜀【谢“6 l 有机光伏l 【l 池的界面电了结构研究第一章绪论 第一章绪论 引言 进入2 1 世纪以来，全世界的经济得到了快速的发展，但同时对能源的需求量 也在逐年递增，煤、石油、天然气等传统能源由于其数量有限且不可再生，已经 不能满足当前同益增长的需求，并且面临着同益枯竭的危险。我国是世界第二大 能源消费国，每年都需要大量的能源进口。能源问题已经成为制约当前我国以及 世界各国经济发展的关键，因此开发新能源为经济的发展提供源源不断的动力成 为我国以及全世界各国解决能源问题的共同出路。 新能源主要包括太阳能、风能、地热能、氢能和水能。相对于传统的能源， 新能源具有可再生能力，可无限制使用并且对环境没有污染，又被称为清洁能源。 目前世界各国都投入大量的人力、财力进行新能源的研究开发。风能、水能、地 热能受地理条件的限制，只能在具备条件的地方发展；氢能转换效率最高，但废 料具有放射性污染，对环境的危害极大；此外成本投入大具有高风险。相对而言， 太阳能是一种清洁能源不会产生废气、辐射等污染地球环境；太阳光对地球 的辐照面积大不受地理条件的影响；太阳能的蕴藏量大可供地球使用五十亿 年。因此，发展太阳能是解决能源问题的最好选择。 将太阳能转化为电能的最有效的方式是制备光伏电池。光伏电池是基于光电 效应将光能转化为电能的器件。光伏电池发电是一种可再生的环保发电方式，发 电过程中不会产生二氧化碳等温室气体，不会对环境造成污染。研究认为到2 0 5 0 年，全世界5 0 的能源需求都来自于太阳能，当前世界各国特别是经济发达国家 都投入大量的资金用于太阳能的研发和应用。 1 1 光伏电池的发展历程 光伏电池发展至今已经有l o o 多年的发展历程。1 8 3 9 年法国物理学家a e b e c q u e r e 在液体电解液中首次发现了光电效应【l 】。此后科学家进行了许多研究，但 第一章绪论 有机光伏电池的界面电子结构研究 发展缓慢。1 8 8 3 年美国科学家c h a r l e sf r i t t s 将s e 膜在金属衬底上融化成片，在上 面加一层极薄的金膜制备了第一个大面积的光伏电池。1 9 3 0 年肖特基( s c h o t t k y ) 在 试验中首次提出了“光伏效应 理论，朗格提出可以利用光伏效应制造电池。此 后科学家对半导体进行了深入的研究，1 9 5 4 年美国贝尔实验室制备了世界第一块 硅基光伏电池【2 1 ，效率达到6 ，开启了“p n ”结型电池的时代。此后光伏电池开 始进入应用领域，美国的人造卫星开始采用光伏电池。1 9 7 0 年高效砷化镓异质结 光伏电池被制备出来；紧接着爆发了第一次世界石油危机，能源需求问题的重要 性凸显出来，很多国家开始重视开发可再生能源。太阳能由于拥有诸多优点，开 始被重视并得到了飞速的发展。1 9 8 0 年美国特拉华州立大学能源转换研究所利用 硫化亚铜和硫化镉技术开发了效率超过1 0 薄膜电池【孓5 1 ，1 9 8 5 年澳大利亚新南威 尔士大学发明了效率超过2 0 的硅基光伏电池【6 】；1 9 8 6 年美国柯达公司邓青云博 士发明了效率超过1 有机光伏电池n 把太阳能的利用从无机领域扩展到有机领 域，1 9 9 6 年瑞士洛桑联邦高等理工学院g 僦z e l 教授制备了效率超过1 1 的“染料 敏化 光伏电池1 8 9 l 。近年来，对光伏电池的研究取得了重大的突破，光伏电池效 率得到显著的提高，在能源消耗中的比重逐步增加，有效地缓解了能源危机。目 前美国国家可再生能源实验室已经制备出效率达到4 0 8 的光伏电池i l 。 b e s tr e s e a r c h c e e f f i c i e n c i e s懿nr el 轴o 图卜l 各种光伏电池的效率 2 柚 髭 箍 抖 他 住 0 0 零一。uebe山 有机光伏电池的界面电了结构研究 第一章绪论 1 2 光伏电池的分类 光伏电池根据所用材料的不同，光伏电池可分为：硅光伏电池【1 1 ，12 1 、多元化合 物薄膜光伏电池、聚合物多层修饰电极型光伏电池【13 1 、纳米晶光伏电池【14 1 、有机 光伏电池【1 5 ，16 1 。其中硅光伏电池是目前效率最高的，占有很高的市场比例。根据 电池结构的不同又可分为：单层肖特基电池、分子d a 结电池、双层异质结电池、 本体混合异质结电池和叠层光伏电池。其中叠层电池可以得到高的转换效率。 1 3 有机光伏电池的原理【1 7 ，1 8 】 有机光伏电池通常由i t o ( 铟锡氧化物) 、有机活性层和金属阴极构成。有机活 性层主要有给体材料和受体材料构成，正极要求有高的功函，阴极一般采用低功 函数的金属。典型的结构如图卜2 所示。 1 2 有机光伏电池的结构图l - 3 有机光伏电池的原理 以图卜3 来描述典型的有机光伏电池基本原理。当光透过i t o 照射到有机活 性层时，活性层中的有机给体材料吸收入射光产生电子和空穴，由于在有机薄膜 材料中，分子间通过微弱的分子力相互作用，受入射光子激发产生的电子和空穴 以束缚在一起的电子一空穴对( 激子) 形式存在，激子在有机给体材料中向给体一受 体界面扩散，在给体一受体界面处势垒作用下，激子分离成电子和空穴，电子转移 到受体材料的l u m o ( 最低未占据分子轨道) 能级，空穴在有机给体材料的 h o m o ( 最高占据分子轨道) 能级。在内建电场作用下，空穴在有机给体材料罩传输 到i t o 电极，电子在受体材料中传输到金属电极。空穴和电子分别被相应地电极 第一章绪论 有机光伏电池的界面电了结构研究 收集，从而产生光电流，实现了光电转换1 9 2 。 有机光伏电池的机理和过程，可以简单地用下面五个步骤表述： ( 1 ) 激子的产生：在入射光照射下，吸收入射光子产生电子一空穴对( 激子) ； ( 2 ) 激子的扩散：激子在有机给体层向给体一受体界面处扩散； ( 3 ) 激子的分离：在给体受体界面处，在内建电场作用下激子分离成电子和 空穴； ( 4 ) 电荷的传输：激子分离产生的电子和空穴分别在受体和给体材料中传输； ( 5 ) 电荷的收集：电子和空穴传输到相对应的电极被收集，产生光电流。 1 4 有机光伏电池的性能表征 1 4 1 光伏电池等效电路 通常采用等效电路的方法来研究光伏电池，理想的光伏电池等效电路可以用 电流为i p h 的恒流源和一个理想的二极管并联来表示1 2 2 1 。其等效电路如图l _ 4 ( a ) 所 示。流过二极管的证向电流i d 为暗电流，流过负载的电流为i ，负载的的电压为v 。 在实际的情况中，电池中存在着材料体电阻、电极接触的欧姆电阻及电极自身传 导电流的电阻构成的串联内阻r s 和电池内p n 结形成不完全的部分的漏电流导致 的漏电电阻r s h 。其等效电路图如图1 4 ( b ) 所示。 r 冀 ( a )( b ) 图1 4 光伏电池等效电躐a ) 理想条件等效电路( b ) 实际条件等效电路 从图中我们可以得到飚h 两端的电压：v = ( v + i r s ) ，经过旁路电阻l b 的电流为： l s = ( v + i r 5 h ) 飚，流过负载的电流：i = i p h - i 旷i s h ，暗电流是注入电路和复合电路 之和可写为：i 口= i t 冬x p b 野彳。七厂) 一l 4 川肋一l 咄水毗) ，彬_ 1 ) 一半 这就是在实际条件下光伏电池中电流和电压的关系。 1 4 2 光伏电池伏安特性【2 3 2 4 】 通常我们通过测试电池的伏安特性( j v ) 来判断光伏电池性能的好坏。光伏电 池的基本性能参数：短路电流( j s c ) 、开路电压( v o c ) 和填充因子( f f ) 都可以从伏安特 性曲线上得到，此外我们还能用几个基本参数计算出电池的转换效率。 图卜5 为有机光伏电池在光照和没有光照条件下的典型的j v 特征曲线【1 8 1 。 啪n t ，i jl i y 跗。l咄 l 7 i j | j k ， 一一一 一 图l 一5 有机太阳能电池的j - v 特征曲线 ( 1 ) 短路电流 短路电流是光伏电池输出端电压为o 时的电流，通常用i s c 表示。在端电压为 o 时，短路电流与入射光的光电流相同：i s c = i p h 。短路电流是衡量电池的一个重要 参数，它与电池的内阻、漏电阻和入射光强度相关。 ( 2 ) 开路电压 当太阳电池处于开路状态时，对应光电流的大小产生电动势，这就是开路电 压，通常用v o c 表示。设i = 0 ( 开路) ，i p h = i s c ，则 吃：塑l n 阮，。) + 1 】 q 在可以忽略串联、并联电阻的影响时，i s c 为与入射光强度成j 下比的值，给体受体 的能级差也对电压有直接的影响。 第一章绪论有机光伏电池的界面电予结构研究 ( 3 ) 填充因子 通常用光伏电池的最大功率输出与电池开路电压和短路电流的乘积的比值来 表示。 职：生笠：土 v 。l 。y 。is c 填充因子是衡量光伏电池的一个重要参数，它与电流成正比的关系。 1 4 3 转换效率 衡量光伏电池好坏的最重要的依据就是转换效率( t 1 ) ，它表示在外电路连接最 佳负载电阻r 时，得到的最大能量转换效率，其定义为： 巧寺= 警 填充因子是最大功率输出与电池开路电压和短路电流的乘积的比值，所以转换效 率又可表示为 。一f f v 。l 虻 驴_ 芦 1 4 4 外量子效率( e q e ) 外量子效率( e x t e m a lq l 场n t l l me m c i e n c y ，e q e ) ，通常定义为光伏电池的电荷 载流子数目与外部入射到光伏电池表面的一定能量的光子数目之比。 e q e = 蔫孚o 外量子效率通常用来研究电子吸收光子转化为电子的能力。 1 4 5 内量子效率 内量子效率( i n t e m a lq u a n t u me 硒c i e n c y ，i q e ) ，光伏电池的电荷载流子数目 与外部入射到光伏电池表面的没有被太阳能电池反射回去的，没有透射过光伏电 池的一定能量的光子数目之比。 i p c e ：堡丝 6 有机光伏电池的界面电了结构研究第一章绪论 1 5 本论文的主要工作及结构 本论文主要研究了小分子体系有机光伏电池，我们制备了c u p c c 6 0 典型结构 光伏电池，对给体、受体厚度和电池性能进行了优化。在x p s 超高真空表面分析 系统里制备了c u p c c 6 0 和c u p c c 7 0 给体一受体双层薄膜和混合异质结薄膜，分析 了给体一受体界面对有机光伏电池开路电压的影响。对c u p c c 6 0 和c u p c c 7 0 给体一 受体双层薄膜和混合异质结薄膜进行加热处理，分析了加热退火过程中给体一受体 界面电子结构变化和相分离现象。选择a l q 3 、b c p 、b p h e n 和p t c d a 制备了不同 激子阻挡层的光伏电池并对电池性能进行了对比研究，分析了激子阻挡层对有机 光伏电池的作用机理。 第一章主要介绍了光伏电池的发展历程、分类、基本原理和电池的主要性能 参数。 第二章主要介绍了有机光伏电池的制备设备、常用材料、制备过程及光伏电 池性能表征。 第三章制备了c u p c c 6 0 和c u p c c 7 0 给体一受体双层薄膜和混合异质结薄膜， 研究了它们的界面电子结构，分析了界面电子结构对光伏电池的影响。 第四章制备了c u p c c 6 0 和c u p c c 7 0 给体一受体混合异质结薄膜，研究了加热 退火处理对有机光伏电池的影响，分析了相分离现象。 第五章制备了不同激子阻挡层的有机光伏电池，研究了不同材料对光伏电池 的影响，分析了受体一阻挡层界面电子结构。 第六章对本论文的工作进行了总结，展望了下一步的工作。 1 6 参考文献 【l 】b e c q u e r e le ，o ne l e c t r o ne 艉c t su n d e rt h ei n n u e n c eo fs o l a rr a d i a t i o n 【j 】c r a c a d s c i ，18 3 9 ，9 ，5 61 5 6 7 【2 】c h a p i nd m ，f u l l e rc s ，p e a r s o ngl ，an e ws i l i c o np - nj u n c t i o np h o t o c e nf o r c o n v e r t i n g s o l a r r a d i a t i o ni n t oe l e c t r i c a l p o r e r 【j 】j a p p l p h y s ，l9 5 2 ，2 5 ， 6 7 6 6 7 7 【3 】s l a o u ia ，c o l l i n sr t ，a d v a n c e di n o 唱a n i cm a t e r i a l sf o rp h o t o v o l t a i c s 【j 】m r s 第一章绪论有机光伏电池的界面电子结构研究 b u l l ，2 0 0 7 ，3 2 ，2 1 1 【4 r 锄a n a t h a nk ，e t c p r o p e r t i e so fl9 2 e 伍c i e n c yz n o c d s c u i n g a s e 2 “n - f i l m s o l a fc e l l s 川p r o g p h o t o v 0 1 t a j c s ，2 0 0 3 ，11 ( 4 ) ：2 2 5 - 2 3 0 【5 】o h y 锄ah ，a r a 瑚o t ot ，k 啪a 2 r a w as ，e t c 1 6 o e m c i e n tt 1 1 i n - f i l mc d s c d t es o l a r c e l l s 【c 】p h o t o v o l t a i cs p e c i a j i s t sc o r 彘r e n c e ，l9 9 7 ，c o n f e r e n c er e c o r do ft 1 1 e 1 f 、 ，e n t y - s i x t hi e e e 19 9 7 ：3 4 3 3 4 6 - 工 【6 】w e n h 锄s r ，g r e e nm a s i l i c o ns o l a rc e l l s 【j 】p r o g r e s s 洫p h o t o v o l t 面c s ： r e s e a r c ha n da p p l i c a t i o n s ，1 9 9 6 ，4 ( 1 ) ：3 - 3 3 【7 】t 觚gc w ，t w o l a y e ro 唱a n i cp h o t o v o l t a j cc e l l 【j 】a p p l p h y s l e t t ，l9 8 6 ，4 8 ( 2 ) ： 1 8 3 - 1 8 5 8 】g r 萏t z e lm ，p h o t o e l e c t r d c h e m i c a lc e l l s 【j 】n a t u r e ，2 0 0 1 ，4 1 4 ，3 3 8 - 3 4 4 【9 】n a z e e m d d i nm k ，k a ya ，r o d i c i oi ，e t c c o n v e r s i o no fl i g h tt 0e l e c t r i c i t yb y c i s x 2 b i s ( 2 ，2 - b i p y r i d y l - 4 ，4 d i c a r b o x y l a t e ) m t h e n i 啪( i i ) c h a 唱e - 仃a n s f e fs e n s i t i z e r s ( x = c l 一，b r - ，i - ，c n - ，觚ds c n 一) o nn a l l o c r y s t a l l i n et i t a i l i u md i o x i d ee l e c t r o d e s 【j 】 j a m c h e m s o c ，1 9 9 3 ，1 1 5 ( 1 4 ) ：6 3 8 2 6 3 9 0 【lo 】h t t p ：e n w i k i p e d i a or | w i k i s o l a i - p e n 【1 1 】k i md s ，g a b o ra m ，y r e l u n d e rv ，e t c s t r i n g 曲b o ns i l i c o ns 0 l a rc e l l s 埘t l l 1 7 8 e m c i e n c y 【c 】p h o t o v o l t a i ce n e 唱yc o n v e r s i o n ，2 0 0 3 p r o c e e d i n g so f3 r d w | 0 r l dc o n f e r e n c eo n 2 0 0 3 ：1 2 9 3 1 2 9 6 、，0 1 2 【l2 】h l t p ：w w w g r e e n t e c l l j ：i l e d i a c o m a r t i c l e 折e 刎c h a n i n g a - p 础一t 0 一l o w - c o s t s o l 盯 【1 3 】张正华，李陵岚，叶楚平，等编著有机太阳电池与塑料太阳电池【m 1 北京： 化学工业出版社，2 0 0 6 【l4 】o r e g a i l b g r a t z e lm ，al o 、- c o s t ，k g h e 币c i e n c ys o l a rc e l lb 弱e do n d y e - s e n s i t i z e dc o l l o i d a lt i 0 2f i l m s 【j 】n a t u r e ，3 5 3 ( 2 4 ) ：7 3 7 7 4 0 15 】m a r g o l i sr m ，k 锄m e nr m ，t h ee n e 唱yt e c l l i l o l o g ) ，锄dr & dp o l i c y c h a l l e n g e j 】s c i e n c e ，i9 9 9 ，2 8 5 ，6 9 0 - 6 9 2 【l6 】g r e e nm a ，m r dg e n e r a t i o np h o t o v o l t a j c s ：s o l a rc e l l sf o r2 0 2 0 锄db e y o n d 【j 】 p h y s i e ae ：l o w d j m e i l s i o 朐ls y s t 锄s 锄dn a n o s n l j c t u l e s ，2 0 0 2 ，14 ( 1 - 2 ) ：6 5 7 0 【17 】g r e e nm a ， s o l 盯c e l l s ： o p e 随t i o np r i n c i p l e s ，t e c h i l o l o g y 锄ds y 妣m 3 有机光伏f 【i 池的界面l 乜了结构研究 a p p l i c a t i o n 【m 】p r e n t i c e - h a l l ，e n g l e w o o dc l i 凰，n y19 8 2 ，1 - 2 0 0 第一章绪论 【l8 】s p a n g g a a r dh ，k r e b sf c ，ab r i e fh i s t o 巧o ft h ed e v e l o p m e n to fo 唱a n i ca n d p o l y m e r i cp h o t o v o l t a i c s 【j 】s 0 1 e n e r g ym a t e r i a l s s 0 1 c e l l s ，2 0 0 4 ，8 3 ，1 2 5 1 4 6 【1 9 】c h i d i c h i m og