Органические фотовольтаические ячейки: изготовление и измерение характеристик

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «НОВОСИБИРСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ».

Физический факультет

Кафедра общей физики

КУРСОВАЯ РАБОТА

Органические фотовольтаические ячейки: изготовление и измерение

характеристик

Практикум по электричеству и магнетизму, 2 курс, группа №

Аннотация

Были изготовлены органические фотовольтаические ячейки (ФВЯ), в которых

в качестве активного слоя были использованы композиты (смеси) органических

соединений. В качестве электрон–донорного компонента композита

использовали как полупроводящий полимер поли–3–гексилтиофен, P3HT, так и

недавно синтезированные полупроводящие малые молекулы BTR и DRCN5T. В

качестве электрон–акцепторной компоненты был использован

модифицированный фуллерен С60, PCBM. Архитектура ФВЯ ––

ITO/PEDOT:PSS/активный слой/сплав Филда, где ITO – прозрачный электрод на

основе допированного индием оксида олова, PEDOT:PSS – органический

дырочно–проводящий слой толщиной несколько десятков нанометров.

Используя свет светодиодного источника видимого излучения, который имел

мощность излучения, соответствующую мощности солнечного света (1кВт/м2

),

каждая ячейка была охарактеризована вольтамперными характеристиками,

величинами токов короткого замыкания, напряжения холостого хода и фактора

заполнения. Были также определены величины коэффициентов

фотоэлектрического преобразования (КФП), которые лежат в диапазоне 1 – 4 %

для различных образцовы ячеек. Величины КФП оказались несколько ниже

ячеек с такими же активными слоями, которые представлены в литературных

данных.

Научная новизна работы заключается в следующем: впервые созданы

органические ФВЯ на основе объёмного гетероперехода в данной архитектуре с

композитами на основе малых органических молекул.

Оглавление

Оглавление

Введение..................................................................................................................... 5

Теоретическая часть .................................................................................................. 6

1.1 Принцип работы органического полупроводникового фотоэлемента .... 6

1.2 Модель органического фотоэлемента с планарным и объёмным

гетеропереходом.................................................................................................... 7

1.3 Вольтамперные характеристики солнечных фотоэлементов и их связь с

коэффициентом полезного действия. ................................................................ 10

Экспериментальная часть ....................................................................................... 12

1.1 Материалы электродов .............................................................................. 12

1.4 Изготовление органических фотовольтаических ячеек. ......................... 12

1.4.1 Приготовление растворов активного слоя......................................... 12

1.4.2 Очистка подложек ............................................................................... 13

1.4.3 Нанесение органического слоя на подложку .................................... 13

1.4.4 Нанесение электродов. ........................................................................