氧化鋅微納結(jié)構(gòu)的制備及其在有機(jī)太陽(yáng)能電池的應(yīng)用

【摘要】：有機(jī)太陽(yáng)能電池綠色環(huán)保、設(shè)備成本低，并且適合大面積工業(yè)化生產(chǎn)，是目前最具潛力的新能源。與傳統(tǒng)無(wú)機(jī)太陽(yáng)能電池相比，有機(jī)聚合物太陽(yáng)能電池穩(wěn)定性差、聚合物載流子遷移率低、入射光吸收率低，限制了有機(jī)太陽(yáng)能電池器件的光電轉(zhuǎn)換效率。本論文提出制備微納多孔氧化鋅納米薄膜，并將其應(yīng)用于有機(jī)太陽(yáng)能電池器件，利用光柵結(jié)構(gòu)增強(qiáng)太陽(yáng)能電池的光吸收，改善太陽(yáng)能電池光電性能。主要研究?jī)?nèi)容如下： 采用溶膠凝膠法制備致密氧化鋅納米薄膜，為了確定致密氧化鋅納米薄膜的最佳制備工藝，本論文研究了熱處理溫度和熱處理時(shí)間對(duì)薄膜形貌和晶體結(jié)構(gòu)的影響，發(fā)現(xiàn)在500℃下熱處理3h可以獲得結(jié)晶度高、表面質(zhì)量好的氧化鋅納米薄膜。 在制備致密氧化鋅納米薄膜的基礎(chǔ)上，本論文選用聚乙二醇為模板，制備具有多孔結(jié)構(gòu)的氧化鋅納米薄膜。為了制備形貌均勻、直徑較小的多孔薄膜，本論文研究了空氣濕度、鋅離子濃度、聚乙二醇加入量、去離子水加入量對(duì)多孔薄膜形貌的影響。本論文在最佳制備工藝下得到的氧化鋅納米薄膜含有直徑在200nm-400nm、間隔為200nm-500nm的多孔微納結(jié)構(gòu)，這些多孔微納結(jié)構(gòu)形成了光柵結(jié)構(gòu)。 為了研究氧化鋅微納結(jié)構(gòu)對(duì)有機(jī)太陽(yáng)能電池性能的影響，本論文制備了含有氧化鋅修飾層的有機(jī)太陽(yáng)能電池器件。本論文在太陽(yáng)能電池制備的不同階段對(duì)試樣進(jìn)行光學(xué)測(cè)試，研究發(fā)現(xiàn)具有氧化鋅微納結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能電池具有較高的可見(jiàn)光吸收率，并且該器件也具有良好的光電性能。 為了研究氧化鋅微納結(jié)構(gòu)對(duì)有機(jī)/無(wú)機(jī)雜化太陽(yáng)能電池的影響，本論文將制備的致密氧化鋅納米薄膜和多孔氧化鋅納米薄膜作為受體材料與P3HT給體材料結(jié)合，制備有機(jī)/無(wú)機(jī)雜化太陽(yáng)能電池器件，研究了活性層界面修飾、ZnO納米薄膜厚度、ZnO形貌對(duì)雜化太陽(yáng)能電池光電性能的影響。 【關(guān)鍵詞】：太陽(yáng)能電池 光柵結(jié)構(gòu) 氧化鋅 模板法 溶膠凝膠
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 緒論8-23
• 1.1 課題來(lái)源及研究的背景和意義8-10
• 1.2 有機(jī)/無(wú)機(jī)雜化太陽(yáng)電池的研究進(jìn)展10-14
• 1.2.1 聚合物電池材料研究進(jìn)展11-13
• 1.2.2 無(wú)機(jī)受體材料研究進(jìn)展13
• 1.2.3 雜化太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)發(fā)展現(xiàn)狀13-14
• 1.3 有機(jī)太陽(yáng)能電池原理介紹14-17
• 1.3.1 有機(jī)太陽(yáng)能電池的工作原理14-15
• 1.3.2 太陽(yáng)能電池的等效電路15-16
• 1.3.3 太陽(yáng)能電池的主要參數(shù)16-17
• 1.4 增加太陽(yáng)能電池光吸收的方法17-21
• 1.4.1 疊層結(jié)構(gòu)太陽(yáng)能電池17-18
• 1.4.2 光學(xué)間隔太陽(yáng)能電池18-19
• 1.4.3 光子晶體太陽(yáng)能電池19
• 1.4.4 金屬等離子體太陽(yáng)能電池19-20
• 1.4.5 光柵結(jié)構(gòu)太陽(yáng)能電池20-21
• 1.5 本論文的主要研究?jī)?nèi)容21-23
• 第2章 試驗(yàn)材料和試驗(yàn)方法23-31
• 2.1 制備致密氧化鋅納米薄膜23-25
• 2.1.1 溶膠制備24
• 2.1.2 氧化鋅納米薄膜的形成24-25
• 2.2 制備多孔氧化鋅納米薄膜25-26
• 2.2.1 溶膠的配制25-26
• 2.2.2 微納多孔氧化鋅納米薄膜的形成26
• 2.3 材料表征方法26-27
• 2.4 太陽(yáng)能電池器件的制備27-29
• 2.5 太陽(yáng)能電池器件的測(cè)試29
• 2.6 試驗(yàn)中所用試劑與設(shè)備29-31
• 第3章 氧化鋅納米薄膜的表征和分析31-51
• 3.1 致密氧化鋅納米薄膜的表征31-37
• 3.1.1 致密氧化鋅納米薄膜的晶體結(jié)構(gòu)分析31-34
• 3.1.2 致密氧化鋅納米薄膜的形貌分析34-35
• 3.1.3 致密氧化鋅納米薄膜成分分析35-36
• 3.1.4 致密氧化鋅納米薄膜的透過(guò)率分析36-37
• 3.2 多孔氧化鋅納米薄膜的表征分析37-49
• 3.2.1 影響多孔氧化鋅納米薄膜制備的因素38-44
• 3.2.2 多孔氧化鋅納米薄膜的晶體結(jié)構(gòu)分析44-46
• 3.2.3 多孔氧化鋅納米薄膜成分分析46-48
• 3.2.4 薄膜透過(guò)率分析48-49
• 3.3 關(guān)于多孔結(jié)構(gòu)形成機(jī)理的討論49
• 3.4 本章小結(jié)49-51
• 第4章 光柵結(jié)構(gòu)增強(qiáng)電池器件性能的研究51-59
• 4.1 光柵增強(qiáng)光吸收的理論分析52
• 4.2 不同階段試樣的光學(xué)測(cè)試52-56
• 4.2.1 無(wú)活性層試樣的光學(xué)測(cè)試53-54
• 4.2.2 有活性層試樣的光學(xué)測(cè)試54-55
• 4.2.3 蒸鍍電極后試樣的光學(xué)測(cè)試55
• 4.2.4 光學(xué)測(cè)試總結(jié)分析55-56
• 4.3 光柵增強(qiáng)電池器件的性能56-58
• 4.4 本章小結(jié)58-59
• 第5章 ZnO/P3HT 雜化太陽(yáng)能電池的研究59-65
• 5.1 活性層界面修飾對(duì)器件性能的影響59-61
• 5.2 薄膜厚度對(duì)器件性能的影響61-62
• 5.3 薄膜形貌對(duì)器件性能的影響62-64
• 5.4 本章小結(jié)64-65
• 結(jié)論65-66
• 參考文獻(xiàn)66-72
• 致謝72

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突破有機(jī)太陽(yáng)能電池技術(shù)瓶頸    本報(bào)駐美國(guó)記者 田學(xué)科

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疊層型有機(jī)太陽(yáng)能電池接近商用    記者 邰舉

美國(guó)研發(fā)可拉伸有機(jī)太陽(yáng)能電池    蔡佳

小分子有機(jī)太陽(yáng)能電池增效50%    華凌

2007年世界科技發(fā)展回顧(七)    本版編輯張浩 鄭曉春 鄧國(guó)慶 毛黎 何屹 顧鋼 何永晉

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青海有機(jī)太陽(yáng)能電池研發(fā)取得重大進(jìn)展    記者 賈明

電沉積制備聚噻吩有序微結(jié)構(gòu)及有機(jī)太陽(yáng)能電池    于偉利

基于聚合物的有機(jī)太陽(yáng)能電池的研制與表征    喬芬

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有機(jī)太陽(yáng)能電池電學(xué)模型與數(shù)值研究    馬朝柱

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有機(jī)太陽(yáng)能電池的電荷轉(zhuǎn)移態(tài)等效電路和多重電荷分離界面研究    黃江

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