(3.236.214.19) 您好!臺灣時間:2021/05/10 08:00
字體大小: 字級放大   字級縮小   預設字形  
回查詢結果

詳目顯示:::

我願授權國圖
: 
twitterline
研究生:鄭宇哲
研究生(外文):Yu-Che Cheng
論文名稱:星狀共軛分子在反式高分子太陽能電池之電子選擇層應用研究
論文名稱(外文):Star Shaped Conjugate Molecule for Electron Selective Layer of Inverted Polymer Solar Cells
指導教授:李榮和李榮和引用關係
指導教授(外文):Rong-Ho Lee
口試委員:鄭如忠黃智峯
口試委員(外文):Ru-Jong JengChih-Feng Huang
口試日期:2016-07-27
學位類別:碩士
校院名稱:國立中興大學
系所名稱:化學工程學系所
學門:工程學門
學類:化學工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2016
畢業學年度:104
語文別:中文
論文頁數:58
中文關鍵詞:含36-二噻吩?咯併?咯二酮電子選擇層反式高分子太陽能電池
外文關鍵詞:36-di(thiophen-2-yl)diketopyrrolopyrroleelectron selective interlayerinverted polymer solar cell
相關次數:
  • 被引用被引用:0
  • 點閱點閱:29
  • 評分評分:系統版面圖檔系統版面圖檔系統版面圖檔系統版面圖檔系統版面圖檔
  • 下載下載:0
  • 收藏至我的研究室書目清單書目收藏:0
本篇論文設計以星狀共軛高分子TDGTPA作為反式高分子太陽能電池之電子選擇層,元件結構為ITO/ZnO/TDGTPA/P3HT:PC71BM/MoO3/Ag。利用紫外光可見光光譜儀測得固態膜 TDGTPA/P3HT:PC71BM最大吸收波長為597 nm。利用接觸角量測儀測得ZnO固態膜之接觸角為40.9o、ZnO/TDGTPA固態膜之接觸角為68.1 o、ZnO / P3HT:PC71BM固態膜之接觸角為97.8 o以及ZnO/TDGTPA/ P3HT:PC71BM固態膜之接觸角為96.2 o。電子選擇層之親疏水性介於ZnO與光電轉換層之間,確實可以改善兩者介面之相容性,促進電子傳遞於ZnO層。利用原子力顯微鏡觀察ZnO、ZnO/TDGTPA、及ZnO/TDGTPA/P3HT:PC71BM固態膜表面型態,其結果顯示電子選擇層TDGTPA之導入,可促進P3HT:PC71BM產生較佳的奈米級相分離,有助於電荷分離及傳遞能力提升。以TDGTPA作為電子選擇層,P3HT:PC71BM作為光電轉換層,測得元件之短路電流密度Jsc值為8.88 mA/cm2、開路電壓Voc值為0.62 V、填充因子FF值為0.59、光電轉換效率PCE值為3.23 %;相較於未導入TDGTPA電子傳遞層之元件效率約提升21 %。

In this study, the star shaped conjugated molecule (TDGTPA) used as the electron selective layer in the inverted polymer solar cells. The devices structure is ITO/ZnO/TDGTPA/ P3HT:PC71BM/MoO3/Ag. The maximal absorption wavelength of TDGTPA as thin film state observed at 597 nm. The contact angle of the thin film ZnO, ZnO/TDGTPA, ZnO/P3HT:PC71BM and ZnO/TDGTP/P3HT:PC71BM were 40.9o, 68.1 o, 97.8 o and 96.2 o, respectively. The results show that the electron selective layer could really improve the compatibility of the ZnO layer and photoactive layer, and the electron-transporting capacity of the device. The structure of the bulk hetero-junction sloar cell device is ITO/ZnO/electron selective layer/photoactive/MoO3/Ag. The photoactive layer was a blend of P3HT and PC71BM. The electron selective layer was the thin film of star-shape conjugated molecule (TDGTPA). The current density, open circuit voltage, fill factor, and photo-conversion efficiency of the ITO/ZnO/ TDGTPA (0.1%wt%) / P3HT:PC71BM blend (1:1, w/w) based solar cell were 8.88 mAcm-2, 0.62 V, 0.59, and 3.23 %, respectivity. The device is made with electron selective layer, TDGTPA, rising 21% of the photo-conversion efficiency than the one without electron selective layer.

摘要 i
Abstract ii
目錄 iii
表目錄 vi
圖目錄 vii
第1章 緒論 1
1-1 前言 1
1-2 太陽能電池分類 1
1-2-1 無機太陽能電池 2
1-2-2 有機太陽能電池 3
1-3 高分子太陽能電池結構與種類 5
1-3-1 單層光電轉換層型高分子太陽能電池 5
1-3-2 雙層光電轉換層型高分子太陽能電池 6
1-3-3 混摻異質接面光電轉換層型高分子太陽能電池 7
1-3-4 正型異質接面光電轉換層型高分子太陽能電池 8
1-3-5 反式異質接面光電轉換層型高分子太陽能電池 8
1-4 高分子太陽能電池之工作原理 9
1-4-1高分子太陽能電池的特性分析[18] 10
第2章 文獻回顧 13
2-1 ?咯併?咯的材料結構及介紹 13
2-1-1 含噻吩的?咯併?咯衍生物 13
2-1-2 含苯環及噻吩的?咯併?咯的光學與電化學特性 14
2-1-3 烷氧鏈官能基化之DPP的特性與光伏性質 15
2-2 含DPP之共軛高分子材料 16
2-2-1 含DPP之共軛高分子於電子施體材料上的應用 17
2-2-2 含DPP之染料分子於電子受體材料的應用 17
2-3 星狀材料介紹 18
2-3-1以 Triazine為核心之星狀材料 19
2-3-2 以Triazloe為核心之星狀材料 19
2-4 反式高分子太陽能電池 20
2-4-1 以金屬氧化物作為電子傳遞層之反式高分子太陽能電池 21
2-4-2 ZnO與fullerene衍生物結合之反式高分子太陽能電池 22
2-5 TiO2作為電子傳遞層之反式高分子太陽能電池 23
2-5-1 以WO3作為電洞傳遞層之反式高分子太陽能電池 23
2-5-2 PVP與TiO2混摻之反式高分子太陽能電池 23
2-6 以Cs2CO3作為電子傳遞層之反式高分子太陽能電池 24
2-7 介面修飾之反式高分子太陽能電池 24
2-7-1 以PVP為介面修飾層的反式高分子太陽能電池 24
2-7-2 以PEIE為介面修飾層的反式高分子太陽能電池 25
2-7-3 以fullerene衍生物作為介面修飾層之反式高分子太陽能電池 26
2-7-4 以共軛高分子材料為介面修飾層之反式高分子太陽能電池 27
2-8 研究動機 28
第3章 實驗 29
3-1 化學藥品 29
3-2 溶劑前處理 30
3-3 實驗儀器 31
3-4 單體合成 32
3-5 TDGTPA星狀材料合成 39
3-6 共軛高分子的元件製作 40
第4章 結果與討論 41
4-1 星狀分子化合物基本特性 41
4-1-1 TDGTPA之結構鑑定分析 41
4-1-2 傅立葉紅外光光譜儀(FTIR)之結構分析 41
4-1-3 TDGTPA之熱性質(TGA、DSC)分析。 43
4-1-4星狀共軛分子紫外光-可見光光譜儀之光學性質分析 43
4-1-5 星狀共軛分子之電化學特性分析 44
4-2 星狀共軛分子作為電子選擇層之紫外光-可見光光譜儀分析 45
4-3 星狀共軛分子作為電子選擇層之表面型態分析 46
4-4 星狀共軛分子之表面接觸角及自由能分析 48
4-5 星狀共軛分子之元件電子電洞遷移率分析 50
4-6 星狀共軛分子之光伏特性表現 51
第5章 結論 53
第6章 參考文獻 54
附錄 57



1.M. O’Regan, M. Grätzel, Nature 353, 737, 1991.
2.N. S. Sariciftci, L. Smilowitz, A. j. Heeger, and F. Wudl, Science, 258, 1474, 1992.
3.C. Y. Kwong, A. B. Djurisic, P. C. Chui, K. W. Cheng, W. K. Chan, Chem. Phys. Lett. 384, 372, 2004.
4.W. J. E. Beek, Martijn, M. Wienk, A. J. Janssen, J. Mater. Chem. 15, 2985, 2005.
5.K. Shankar, G. K. Mor, H. E. Prakasam, O. K. Varghese, C. A. Grimes, Langmuir 23, 12445, 2007.
6.W.U. Huynh, J.J. Dittmer, A.P. Alivisatos, Science, 5564, 2425, 2002.
7.B. O''regan, M. Grfitzeli, Natuer, 353, 737, 1991.
8.W. U. Huynh, J. J. Dittmer, A. P. Alivisatos, Science 295, 2425, 2002.
9.K. M. Coakley, m. d. McGehee, Chem. Mater, 16, 4533, 2004.
10.C. W. Tang, Appl. Phys. Lett, 48, 183, 1986.
11.F. Yang, M. Shtein, S. R. Forrest, Nat Mater, 4, 37, 2005.
12.G. Yu, J. Gao, J. Hummelen, F. Wudl and A. J. Heeger, Science, 270, 1789, 1995.
13.H. J. Wang, J. Y. Tzeng, C. W. Chou, C. Y. Huang, R. H. Lee, R. J. Jeng, Polymer Chem, 4, 506, 2013.
14.M. C. Scharber, D, Muhlbacher, M. Koppe, P, Denk, C. Waldauf, A. J. Heeger, C. J.Brabec, Ady. Mater, 18, 789, 2006.
15.Y. Zhang, J. Zou, H. L. Yip, K. S. Chen, D. F. Zeigler, Y. S. Alex, K. Y. Jen, Chem. Mater, 23, 2289, 2001.
16.J. Roncali, Acc. Chem. Res, 42, 1719, 2009.
17.M. C. Chen, W. H. Lee, S. L Yau, C. Kim, Polymers, 6, 2645, 2014.
18.H. W. Lin, L. Y. Lin, Y. H. Chen, C.W. Chen, Y. T. Lin, S. W. Chiu, K.T. Wong, Chem. Commun. 47, 7872, 2011.
19.S. Gunes, H. Neugebauer, N. S. Sariciftci, Chem Rev, 107, 1324, 2007.
20.D. G. Farnum, G. Mehta, G. G. I. Moore, F. P. Siegel, Tetrahedron Lett. 29, 2549, 1974.
21.M. Naik, M. Kanimozhi, C. Nutalapati, V. Patil, S. J. Phys. Chem. C 116, 26128, 2012.

22.B. Walker, X. Han, C. Kim, A. Sellinger, T. Q. Nguyen, Appl. Mater. Interfaces. 4, 244, 2012.
23.A. R. Rabindranath, Y. Zhu, I. Heim, B. Tieke, Macromolecules. 39, 8250, 2006.
24.Y. Zhu, I. Heim, B. Tieke, Macro. Chem. Phy. 207, 2206, 2006.
25.J. Mei, K. R. Graham, R. Stalder, S. P. Tiwari, H. Cheun, J. Shim, M. Yoshio, Chem. Mater, 23, 2285, 2011.
26.K. Takimiya, I. Osaka, M. Nakano. Chem. Mater. 26, 587, 2014.
27.C. Kim, J. Liu, J. Lin, A. B. Tamayo, B. Walker, G. Wu, T. Q. Nguyen, Chem. Mater. 24, 1699, 2012.
28.M. M. Wienk, M. Turbiez, J. Gilot, R. A. J. Janssen, Adv. Mater. 20, 2556, 2008.
29.P. Sonar, G.M. Ng, T. T. Lin, A. Dodabalapur, Z.K. Chen, J. Mater. Chem. 20, 3626, 2010.
30.T. L. Chen, Y. Zhang, P. Smith, A. Tamayo, Y. Liu, B. Ma, Appl. Mater. Interfaces. 3, 2275, 2011.
31.B. Walker, A.B, Tamayo, X. D. Dang, P. Zalar, J. H. Seo, A. Garcia, M. Tantiwiwat, T. Q. Nguyen, Adv. Funct. Mater. 19, 3063, 2009.
32.J. C. Zoombelt, A. P. Mathijssen, S. G. J. Wienk, M. M. Turbiez, M. de Leeuw, D. M. Janssen, R. A. J. J. Am. Chem. Soc. 131, 16616, 2009.
33.A. Cravino, P. Leriche, O. Aleveque, S. Roquet, J. Roncali, Adv. Mater. 18, 3033, 2006.
34.F. Schlutter, A. Wild, A. Winter, M. D. Hager, A. Baumgaertel, C. Friebe, U. S. Schubert, Macromolecules, 43, 2759, 2010.
35.張鈞賀,碩士論文,含3,6-二噻吩?咯併?咯二酮衍生物之星狀寡聚合體合成及其光伏特性研究,國立國立中興大學化學工程研究所,一百零二年。
36.陳威任,碩士論文,以三唑為核心之星狀共軛分子合成及其光伏特性研究, 國立國立中興大學化學工程研究所,一百零四年。
37.Y. M. Sun, J. H. Seo, C. J. Takacs, J. Seifter, A. J. Heeger, Adv. Mater, 23, 1679, 2011.
38.S. H. Liao, H. J. Jhuo, Y. S. Cheng, S. A. Chen, Adv. Mater, 25, 4766, 2013.
39.C. Tao, S. Ruan, G. Xie, X. Kong, L. Shen, F. Meng, C. Liu, X. Zhang, W. Dong, W. Chen, Appl. Phys. Lett. 94, 043311, 2009.
40.J. W Shim, H. Cheun, A. Dindar, Y. Kim, J. Mater. Res, 28, 535, 2013.
41.H. H. Liao, L.M. Chen, Z. Xu, G. Li, Y. Yang, Appl. Phys. Lett. 92, 173303, 2008.
42.X. Yu, X. Yu, J. Zhang, G. Zhao, J. Ni, H. Cai, Y. Zhao, Solar. Energy. Materi. Solar. Cells, 128. 307, 2014.
43.A. K. K. Kyaw, D. H. Wang, V. Gupta, J. Zhang, A. J .Heeger, Adv Mater, 25, 2397, 2013.
44.P. Li, X Li, C. Sun, G. Wang, J. Li, T. Jiu, J. Fang, Solar. Energy. Materi. Solar. Cells, 36, 2014.
45.S. K. Hau, H.L. Yip, H. Ma, A. K. Y. Jen, Appl. Phys. Lett, 93, 233304, 2008.
46.N. Wu, Q. Luo, Z. Bao, J. Lin, Y. Q. Li, C. Q. Ma, Solar. Energy. Materi. Solar. Cells, 141, 248, 2015.
47.Y. Tao, Q. Wang, L. Ao, C. Zhong, C. Yang, J. Qin, D. Ma, J. Phys. Chem. C 114, 601, 2010.
48.E. Zhou, S. Yamakawa, K. Tajima, C. Yang, K. Hashimoto, Chem. Mater. 21, 4055, 2009.
49.Y. Yang, Y. Zhou, Q. He, C. He, C. Yang, F. Bai, Y. Li, J. Phys. Chem. B 113, 7745, 2009.
50.P. P. Khlyabich, B. Burkhart, C. H. Ng, B. C. Thompson, Macromolecular, 44, 5079, 2011.
51.A. B. Tamayo, X. D. Dang, B. Walker, J. Seo, T. Kent, T. Q. Nguyen, Appl. Phy. Lett. 94, 103301, 2009.
52.D. Romero-Borja, J. L. Maldonado, O. Barbosa-García, M. Rodríguez, Synthetic Metals, 200, 91, 2015.


QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
第一頁 上一頁 下一頁 最後一頁 top
系統版面圖檔 系統版面圖檔