主動層混摻石墨烯與PMMA提升高分子太陽能電池光電轉換效率之研究

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題名:	主動層混摻石墨烯與PMMA提升高分子太陽能電池光電轉換效率之研究
作者:	陳珮芸歐珍方
貢獻者:	化工與材料工程系
關鍵詞:	光電轉換效率石墨烯聚甲基丙烯酸甲酯高分子太陽能電池
日期:	2013
上傳時間:	2013-07-24 14:02:44 (UTC+8)
出版者:	台中;國立勤益科技大學
摘要:	石墨烯具有良好的導電、導熱、化學穩定及強度特性，未來可能取代矽成為新一代導電材料，又因其具有良好的導電性、透明度及韌性，適合被用來製作成可捲曲、透明、觸控等功能的顯示器和太陽能板。本研究將高電子遷移率的石墨烯添加於電池元件中，藉由改變混摻方法，研究不同製備條件對太陽能電池性能的影響，此電池結構為(A)ITO/PEDOT:PSS/Graphene/P3HT:PCBM/Ca/Al 和(B) ITO/PEDOT: PSS/P3HT:PCBM:Graphene/Ca/Al。添加石墨烯能給予電子明確的傳導路徑，有效改善電荷傳輸性質，使元件效果提升。並於主動層中添加PMMA來探討對有機太陽能電池的影響，電池結構為(C) ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PCBM:PMMA/Ca/Al、(D) ITO/PEDOT:PSS/ Graphene/P3HT:PCBM:PMMA/Ca/Al。我們利用UV-Vis光譜儀、PL螢光光譜儀、掃描探針顯微鏡(SPM)、場發射電子顯微鏡(FE-SEM)和太陽光模擬光源系統，來測量吸收度、螢光強度、粗糙度、表面形態和光電轉換效率。由結構(A)的FE-SEM圖可觀察到，石墨烯的團聚現象隨著旋塗的轉速增加而減少，因而提高電荷傳輸能力，當轉速為6000 rpm時，短路電流密度由7.12 mA/cm2增加至8.79 mA/cm2，提升23.5%；光電轉換效率由2.27%提升至3.44%，提升51.5%。結構(B)和(C)以P3HT:PCBM為主動層，分別於主動層中添加石墨烯與PMMA重量比為0.04時，元件之短路電流密度提升至9.15 mA/cm2和9.01 mA/cm2，提升28.5%和26.5%；光電轉換效率提升至3.48%和3.39%，提升53.3%和49.3%。添加石墨烯與PMMA於主動層中會使得吸收光譜範圍變寬，增加光電流於元件中產生的機會。結構(D)以6000 rpm旋轉塗佈石墨烯分散液於電洞傳輸層上，並於P3HT:PCBM主動層中添加PMMA重量比為0.04，元件之短路電流密度提升至9.45 mA/cm2，提升32.7%，光電轉換效率提升至3.63%，提升59.9%。由上述結果得知電池元件結構(D)具有最佳的光電特性。
顯示於類別:	[化工與材料工程系(所)] 【化工與材料工程系】博碩士論文

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