有机太阳能电池内分子构型及热效应诱导的电荷分离机制研究

发布时间：2023-11-26 15:15

　　对化石燃料的过度依赖使我们面临严峻的能源危机和环境问题,要应对这些挑战,开发和利用清洁的可再生能源势在必行。太阳能作为一种取之不尽、用之不竭的清洁能源,不仅在地域上分布十分广泛,还具有无需开采和运输等优势,这些优势赋予了它巨大的应用价值。除了可以直接利用太阳光辐射的热能,我们还可以利用太阳能电池将光能转化为电能。按照所使用的材料,太阳能电池可以分为无机太阳能电池和有机太阳能电池。其中硅太阳能电池是无机太阳能电池的典型代表,较高的能量转化效率(PCE)和较好的稳定性使它们能够被商业化应用,但是较高的制造成本和复杂的制备工艺也限制了它们的大规模推广。有机太阳能电池因其重量轻、廉价、柔性、半透明、可用湿法成膜方法大面积制备等优势受到了人们的持续关注,但是相对较低的PCE和较差的稳定性一直在限制着它的商业化应用。在过去几十年里,得益于在材料合成、结构优化、形貌调控、三元策略等方面的进展,单结有机太阳能电池的光伏效率目前已经突破了 17%,但是大面积光伏器件的效率依然偏低(～10%),因此进一步提升有机太阳能电池的光伏效率依然是有机光伏领域的一个核心课题。有机太阳能电池较低的光伏效率根源于有机材...

【文章页数】：125 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 有机太阳能电池的发展概况
    1.2 有机太阳能电池的光伏过程
    1.3 有机太阳能电池的性能表征
    1.4 有机光伏中的热点问题
    1.5 本论文的研究思路与内容
    参考文献
第二章 有机半导体及其紧束缚模型
    2.1 有机半导体及其性质
        2.1.1 有机半导体材料的分类
        2.1.2 有机半导体材料的轨道杂化方式
        2.1.3 准一维体系的派尔斯不稳定性
    2.2 描述基态简并体系的紧束缚SSH模型
    2.3 扩展的SSH模型
    2.4 稳态求解-迭代法
    2.5 非稳态含时演化-非绝热动力学方法
    参考文献
第三章 聚合物分子内无序诱导的分子内激子离域及解离
    3.1 引言
    3.2 模型与方法
    3.3 聚合物分子内无序诱导的分子内激子离域
    3.4 内建电场与聚合物分子内无序诱导的分子内激子离域及解离
        3.4.1 内建电场诱导的分子内激子离域
        3.4.2 内建电场与聚合物分子内无序诱导的激子解离
    3.5 聚合物分子内无序对激子产生能的影响
    3.6 本章小结
    参考文献
第四章 分子间构型诱导的电荷分离动力学
    4.1 引言
    4.2 模型与方法
    4.3 分子间构型诱导的冷CT态电荷分离动力学
        4.3.1 聚合物分子间非均匀堆叠诱导的冷CT态电荷分离动力学
        4.3.2 小分子聚集调控的冷CT态电荷分离动力学
    4.4 分子间构型诱导的激子-电荷完整转换动力学
        4.4.1 聚合物分子间非均匀堆叠诱导的激子-电荷完整转换动力学
        4.4.2 小分子聚集调控的激子-电荷完整转换动力学
    4.5 本章小结
    参考文献
第五章 热效应诱导的分子内激子及界面CT态离域
    5.1 引言
    5.2 模型与方法
    5.3 热效应诱导的分子内激子离域
    5.4 热效应诱导的界面CT态离域
    5.5 本章小结
    参考文献
第六章 总结与展望
攻读博士期间发表的论文
攻读博士期间参与的课题及参加的学术会议
致谢
附录：英文论文
学位论文评阅及答辩情况表



本文编号：3868030