聚合物太陽電池由共軛聚合物給體和可溶性富勒烯衍生物受體的共混膜夾在高功函式正極和低功函式負極之間所組成,其中正負電極中至少有一個必須是透明導電電極。這類太陽電池具有製備過程簡單、成本低、重量輕、可製成柔性或半透明器件等突出優點，近年來成為新一代薄膜太陽電池的研究熱點。本書以編者研究組的研究成果為基礎、結合國內外最新研究進展，對聚合物太陽電池光伏材料和器件進行全面和系統的介紹。內容包括聚合物太陽電池的器件結構和工作機理、共軛聚合物給體光伏材料和可溶性富勒烯衍生物受體光伏材料等。本書可作為聚合物太陽電池光伏材料和器件相關研究方向的研究生教材，也可供相關科技工作者參考。
基本介紹
- 書名：聚合物太陽電池材料和器件
- 作者：李永舫 何有軍
- 出版日期：2013年9月1日
- 語種：簡體中文
- 品牌：化學工業出版社
- 外文名：Materials and Devices for Polymer Solar Cells
- 出版社：化學工業出版社
- 頁數：278頁
- 開本：16
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
《聚合物太陽電池材料和器件》可作為聚合物太陽電池光伏材料和器件相關研究方向的研究生教材，也可供相關科技工作者參考。
圖書目錄
第1章緒論1
1.1聚合物太陽電池的結構和製備3
1.2聚合物太陽電池的分類和工作機理5
1.2.1肖特基型聚合物太陽電池5
1.2.2雙層D/A異質結聚合物太陽電池6
1.2.3D/A本體異質結聚合物太陽電池7
1.2.4疊層聚合物太陽電池8
1.3聚合物太陽電池光伏材料8
1.3.1聚合物太陽電池光伏材料需要具備的性質和分子設計策略9
1.3.2聚合物太陽電池光伏材料的分類11
1.4光伏材料電子能級的電化學測量14
1.5聚合物太陽電池的器件性能表征15
參考文獻17
第2章聚噻吩衍生物給體光伏材料19
2.1聚（3—烷基噻吩）20
2.1.1P3AT的結構20
2.1.2P3AT的製備21
2.1.3吸收光譜和螢光光譜24
2.1.4聚集態結構和空穴遷移率27
2.1.5電化學性質和電子能級27
2.1.6光伏性質28
2.2二維共軛聚噻吩衍生物30
2.2.1帶共軛支鏈的聚噻吩衍生物31
2.2.2共軛橋連的交聯型聚噻吩衍生物33
2.3其他聚噻吩衍生物34
2.3.1烷氧基和烷硫基取代聚噻吩34
2.3.2帶其他取代基的聚噻吩衍生物35
2.4含噻吩稠環的聚合物36
2.4.1含噻吩稠環單體的合成37
2.4.2基於含噻吩稠環的聚合物給體光伏材料43
2.4.3PBDTTT類共聚物45
2.5小結47
參考文獻48
第3章聚對亞苯基乙烯和其他主鏈含乙烯雙鍵的聚合物給體光伏
材料51
3.1聚對亞苯基乙烯衍生物52
3.1.1MEH—PPV的基本性質53
3.1.2MEH—PPV和MDMO—PPV的光伏性質53
3.1.3其他PPV衍生物光伏材料55
3.2聚噻吩乙烯衍生物59
3.2.1烷基取代聚噻吩乙烯的光伏性質59
3.2.2酯基取代聚噻吩乙烯的光伏性質60
3.3其他主鏈含乙烯雙鍵的給體光伏材料61
3.4小結63
參考文獻64
第4章窄帶隙D—A共聚物給體光伏材料66
4.1基於噻吩及並噻吩給體單元的D—A共聚物68
4.2基於芴、吲哚芴、矽芴等給體單元的D—A共聚物70
4.3基於咔唑、吲哚咔唑等給體單元的D—A共聚物76
4.4基於二噻吩並環戊二烯和二噻吩並吡咯給體單元的D—A共聚物81
4.5基於二噻吩並噻咯給體單元的D—A共聚物84
4.6基於苯並二噻吩給體單元的D—A共聚物90
4.6.1基於烷氧基或烷基取代的BDT單元的D—A共聚物90
4.6.2基於帶噻吩共軛側鏈BDT單元的二維共軛D—A共聚物94
4.6.3基於BDT同分異構體單元的D—A共聚物97
4.7基於引達省並二噻吩給體單元的D—A共聚物100
4.8基於並吡咯二酮受體單元的D—A共聚物104
4.9基於噻吩並吡咯二酮受體單元的D—A共聚物110
4.10主鏈給體—共軛支鏈末端受體的D—A結構共軛聚合物113
參考文獻117
第5章共軛聚合物受體和D—A雙纜型聚合物光伏材料123
5.1基於PPV的N—型共軛聚合物受體光伏材料124
5.2n—型D—A共聚物受體光伏材料126
5.2.1芴與苯並噻二唑的D—A共聚物的受體性能126
5.2.2基於?p受體單元的D—A共聚物受體材料126
5.3D—A雙纜型聚合物光伏材料131
5.3.1支鏈帶C60的D—A雙纜型聚合物131
5.3.2支鏈帶其他受體單元的D—A雙纜型聚合物132
5.4D—A嵌段共聚物光伏材料134
參考文獻139
第6章富勒烯衍生物受體光伏材料140
6.1富勒烯的結構和性質142
6.2PCBM和PC70BM144
6.2.1合成145
6.2.2吸收光譜146
6.2.3電化學性質和電子能級146
6.2.4PC84BM147
6.3PCBM衍生物147
6.4可溶性三金屬氮化物內嵌富勒烯衍生物151
6.5雙加成和多加成富勒烯衍生物152
6.5.1PCBM雙加成和多加成衍生物152
6.5.2茚雙加成富勒烯衍生物155
6.6其他富勒烯衍生物158
6.7小結161
參考文獻162
第7章共軛聚合物/PCBM本體異質結太陽電池165
7.1活性層形貌和給/受體互穿網路納米結構的最佳化166
7.1.1溶劑效應166
7.1.2給/受體共混比例對活性層形貌的影響169
7.1.3熱退火和溶劑退火對活性層形貌的影響170
7.1.4添加劑對活性層形貌和器件光伏性能的影響176
7.1.5給/受體陣列結構180
7.2界面修飾184
7.2.1正極修飾層184
7.2.2負極修飾層186
7.3反向結構聚合物太陽電池189
7.4小結194
參考文獻195
第8章共軛聚合物/無機半導體納晶雜化太陽電池199
8.1基於CdSe、CdTe和CdS納晶的雜化太陽電池200
8.1.1CdSe納晶形貌和尺寸對光伏性能的影響200
8.1.2電極緩衝層的影響202
8.1.3基於CdTe納晶的雜化器件203
8.1.4基於CdS納晶的雜化器件203
8.2基於TiO2、TiOx納晶的雜化太陽電池204
8.2.1雙層器件結構204
8.2.2本體異質結結構205
8.3基於ZnO納晶的雜化太陽電池206
8.3.1本體異質結結構器件206
8.3.2其他結構器件208
8.4基於其他半導體納晶的雜化太陽電池209
8.4.1基於PbS和PbSe納晶的雜化器件209
8.4.2基於三元納晶的雜化器件210
8.4.3基於Ⅱ型異質結CdSe—CdTe納晶的雜化器件210
8.4.4基於Si納米粒子的雜化器件211
8.4.5基於單臂碳納米管的雜化器件211
8.4.6基於石墨烯為受體的雜化器件212
8.5基於納晶陣列結構的雜化太陽電池212
8.5.1基於TiO2納米陣列結構的雜化器件212
8.5.2基於ZnO納米棒和納米纖維陣列的雜化器件215
8.5.3基於CdTe和CdSe納晶陣列的雜化器件217
8.5.4基於CdS納晶陣列的雜化器件218
8.5.5基於Si納米線陣列的雜化器件219
8.5.6基於GaAs納米線陣列的雜化器件220
8.6層層自組裝和LB有機/半導體納晶雜化結構220
8.6.1層層自組裝有機/半導體納晶雜化結構220
8.6.2LB有機/半導體納晶雜化結構223
8.7無機半導體納晶表面活性劑處理和共軛聚合物的端基功能化223
8.7.1CdSe納晶表面活性劑的去除223
8.7.2取代TOPO的新型表面活性劑224
8.7.3電活性表面活性劑224
8.7.4端基功能化的P3HT給體材料226
8.8小結226
參考文獻227
第9章疊層聚合物太陽電池233
9.1引言234
9.2疊層太陽電池的結構和工作原理234
9.2.1串聯電池235
9.2.2並聯電池236
9.2.3疊層聚合物太陽電池光伏性能的影響因素236
9.3有機疊層太陽電池分類237
9.3.1全有機小分子材料的疊層太陽電池237
9.3.2聚合物/有機小分子雜化疊層太陽電池239
9.3.3聚合物/無機半導體納晶雜化疊層太陽電池240
9.3.4疊層聚合物太陽電池241
9.4疊層聚合物太陽電池的中間電極243
9.4.1不同基底的電池疊加243
9.4.2ITO為中間層的疊層太陽電池243
9.4.3金屬氧化物與PEDOT∶PSS結合作為中間電極層的疊層太陽電池244
9.4.4金屬複合層為中間層的疊層太陽電池248
9.4.5以隔光層為中間層的疊層太陽電池249
9.4.6並聯疊層電池的中間層250
9.5特殊結構疊層太陽電池252
9.5.1V形、W形疊層太陽電池252
9.5.2無中間層疊層太陽電池253
9.5.3反向結構疊層太陽電池255
9.6小結258
參考文獻258
第10章柔性聚合物太陽電池261
10.1引言262
10.2柔性透明電極262
10.2.1聚合物柔性基底263
10.2.2透明導電電極264
10.3柔性聚合物太陽電池的印刷技術266
10.3.1噴墨印刷技術266
10.3.2絲網印刷技術268
10.4柔性聚合物太陽電池的滾輪卷繞生產技術271
10.5小結277
參考文獻277
1.1聚合物太陽電池的結構和製備3
1.2聚合物太陽電池的分類和工作機理5
1.2.1肖特基型聚合物太陽電池5
1.2.2雙層D/A異質結聚合物太陽電池6
1.2.3D/A本體異質結聚合物太陽電池7
1.2.4疊層聚合物太陽電池8
1.3聚合物太陽電池光伏材料8
1.3.1聚合物太陽電池光伏材料需要具備的性質和分子設計策略9
1.3.2聚合物太陽電池光伏材料的分類11
1.4光伏材料電子能級的電化學測量14
1.5聚合物太陽電池的器件性能表征15
參考文獻17
第2章聚噻吩衍生物給體光伏材料19
2.1聚（3—烷基噻吩）20
2.1.1P3AT的結構20
2.1.2P3AT的製備21
2.1.3吸收光譜和螢光光譜24
2.1.4聚集態結構和空穴遷移率27
2.1.5電化學性質和電子能級27
2.1.6光伏性質28
2.2二維共軛聚噻吩衍生物30
2.2.1帶共軛支鏈的聚噻吩衍生物31
2.2.2共軛橋連的交聯型聚噻吩衍生物33
2.3其他聚噻吩衍生物34
2.3.1烷氧基和烷硫基取代聚噻吩34
2.3.2帶其他取代基的聚噻吩衍生物35
2.4含噻吩稠環的聚合物36
2.4.1含噻吩稠環單體的合成37
2.4.2基於含噻吩稠環的聚合物給體光伏材料43
2.4.3PBDTTT類共聚物45
2.5小結47
參考文獻48
第3章聚對亞苯基乙烯和其他主鏈含乙烯雙鍵的聚合物給體光伏
材料51
3.1聚對亞苯基乙烯衍生物52
3.1.1MEH—PPV的基本性質53
3.1.2MEH—PPV和MDMO—PPV的光伏性質53
3.1.3其他PPV衍生物光伏材料55
3.2聚噻吩乙烯衍生物59
3.2.1烷基取代聚噻吩乙烯的光伏性質59
3.2.2酯基取代聚噻吩乙烯的光伏性質60
3.3其他主鏈含乙烯雙鍵的給體光伏材料61
3.4小結63
參考文獻64
第4章窄帶隙D—A共聚物給體光伏材料66
4.1基於噻吩及並噻吩給體單元的D—A共聚物68
4.2基於芴、吲哚芴、矽芴等給體單元的D—A共聚物70
4.3基於咔唑、吲哚咔唑等給體單元的D—A共聚物76
4.4基於二噻吩並環戊二烯和二噻吩並吡咯給體單元的D—A共聚物81
4.5基於二噻吩並噻咯給體單元的D—A共聚物84
4.6基於苯並二噻吩給體單元的D—A共聚物90
4.6.1基於烷氧基或烷基取代的BDT單元的D—A共聚物90
4.6.2基於帶噻吩共軛側鏈BDT單元的二維共軛D—A共聚物94
4.6.3基於BDT同分異構體單元的D—A共聚物97
4.7基於引達省並二噻吩給體單元的D—A共聚物100
4.8基於並吡咯二酮受體單元的D—A共聚物104
4.9基於噻吩並吡咯二酮受體單元的D—A共聚物110
4.10主鏈給體—共軛支鏈末端受體的D—A結構共軛聚合物113
參考文獻117
第5章共軛聚合物受體和D—A雙纜型聚合物光伏材料123
5.1基於PPV的N—型共軛聚合物受體光伏材料124
5.2n—型D—A共聚物受體光伏材料126
5.2.1芴與苯並噻二唑的D—A共聚物的受體性能126
5.2.2基於?p受體單元的D—A共聚物受體材料126
5.3D—A雙纜型聚合物光伏材料131
5.3.1支鏈帶C60的D—A雙纜型聚合物131
5.3.2支鏈帶其他受體單元的D—A雙纜型聚合物132
5.4D—A嵌段共聚物光伏材料134
參考文獻139
第6章富勒烯衍生物受體光伏材料140
6.1富勒烯的結構和性質142
6.2PCBM和PC70BM144
6.2.1合成145
6.2.2吸收光譜146
6.2.3電化學性質和電子能級146
6.2.4PC84BM147
6.3PCBM衍生物147
6.4可溶性三金屬氮化物內嵌富勒烯衍生物151
6.5雙加成和多加成富勒烯衍生物152
6.5.1PCBM雙加成和多加成衍生物152
6.5.2茚雙加成富勒烯衍生物155
6.6其他富勒烯衍生物158
6.7小結161
參考文獻162
第7章共軛聚合物/PCBM本體異質結太陽電池165
7.1活性層形貌和給/受體互穿網路納米結構的最佳化166
7.1.1溶劑效應166
7.1.2給/受體共混比例對活性層形貌的影響169
7.1.3熱退火和溶劑退火對活性層形貌的影響170
7.1.4添加劑對活性層形貌和器件光伏性能的影響176
7.1.5給/受體陣列結構180
7.2界面修飾184
7.2.1正極修飾層184
7.2.2負極修飾層186
7.3反向結構聚合物太陽電池189
7.4小結194
參考文獻195
第8章共軛聚合物/無機半導體納晶雜化太陽電池199
8.1基於CdSe、CdTe和CdS納晶的雜化太陽電池200
8.1.1CdSe納晶形貌和尺寸對光伏性能的影響200
8.1.2電極緩衝層的影響202
8.1.3基於CdTe納晶的雜化器件203
8.1.4基於CdS納晶的雜化器件203
8.2基於TiO2、TiOx納晶的雜化太陽電池204
8.2.1雙層器件結構204
8.2.2本體異質結結構205
8.3基於ZnO納晶的雜化太陽電池206
8.3.1本體異質結結構器件206
8.3.2其他結構器件208
8.4基於其他半導體納晶的雜化太陽電池209
8.4.1基於PbS和PbSe納晶的雜化器件209
8.4.2基於三元納晶的雜化器件210
8.4.3基於Ⅱ型異質結CdSe—CdTe納晶的雜化器件210
8.4.4基於Si納米粒子的雜化器件211
8.4.5基於單臂碳納米管的雜化器件211
8.4.6基於石墨烯為受體的雜化器件212
8.5基於納晶陣列結構的雜化太陽電池212
8.5.1基於TiO2納米陣列結構的雜化器件212
8.5.2基於ZnO納米棒和納米纖維陣列的雜化器件215
8.5.3基於CdTe和CdSe納晶陣列的雜化器件217
8.5.4基於CdS納晶陣列的雜化器件218
8.5.5基於Si納米線陣列的雜化器件219
8.5.6基於GaAs納米線陣列的雜化器件220
8.6層層自組裝和LB有機/半導體納晶雜化結構220
8.6.1層層自組裝有機/半導體納晶雜化結構220
8.6.2LB有機/半導體納晶雜化結構223
8.7無機半導體納晶表面活性劑處理和共軛聚合物的端基功能化223
8.7.1CdSe納晶表面活性劑的去除223
8.7.2取代TOPO的新型表面活性劑224
8.7.3電活性表面活性劑224
8.7.4端基功能化的P3HT給體材料226
8.8小結226
參考文獻227
第9章疊層聚合物太陽電池233
9.1引言234
9.2疊層太陽電池的結構和工作原理234
9.2.1串聯電池235
9.2.2並聯電池236
9.2.3疊層聚合物太陽電池光伏性能的影響因素236
9.3有機疊層太陽電池分類237
9.3.1全有機小分子材料的疊層太陽電池237
9.3.2聚合物/有機小分子雜化疊層太陽電池239
9.3.3聚合物/無機半導體納晶雜化疊層太陽電池240
9.3.4疊層聚合物太陽電池241
9.4疊層聚合物太陽電池的中間電極243
9.4.1不同基底的電池疊加243
9.4.2ITO為中間層的疊層太陽電池243
9.4.3金屬氧化物與PEDOT∶PSS結合作為中間電極層的疊層太陽電池244
9.4.4金屬複合層為中間層的疊層太陽電池248
9.4.5以隔光層為中間層的疊層太陽電池249
9.4.6並聯疊層電池的中間層250
9.5特殊結構疊層太陽電池252
9.5.1V形、W形疊層太陽電池252
9.5.2無中間層疊層太陽電池253
9.5.3反向結構疊層太陽電池255
9.6小結258
參考文獻258
第10章柔性聚合物太陽電池261
10.1引言262
10.2柔性透明電極262
10.2.1聚合物柔性基底263
10.2.2透明導電電極264
10.3柔性聚合物太陽電池的印刷技術266
10.3.1噴墨印刷技術266
10.3.2絲網印刷技術268
10.4柔性聚合物太陽電池的滾輪卷繞生產技術271
10.5小結277
參考文獻277
