量子點在太陽能電池中的應用研究

【摘要】：光伏技術是可再生的清潔能源技術，光電轉換效率仍然是制約光伏發(fā)電的主要原因。光電轉換效率低的主要原因在于半導體材料禁帶寬度和太陽光光子能量分布的不完全匹配，電池只能吸收利用能量大于禁帶寬度的光子。即使在電池吸收范圍內的短波段(300-500nm)，由于表面復合等原因，外量子效率也較低。量子點具有較大的斯托克斯位移，吸收短波光子后，發(fā)出較長波光子，且發(fā)光峰可調。將量子點應用于太陽能電池，有望提高電池的外量子效率。本論文將CdSe@ZnSe@ZnS量子點摻入到預聚合的甲基丙烯酸甲酯(MMA)中,均勻分散后形成PMMA/CdSe@ZnSe@ZnS復合液，再用該復合液在電池和420nm長波通濾光片上旋涂制備下轉移層，研究了該下轉移層對電池外量子效率的影響，結果表明：（1）當PMMA/CdSe@ZnSe@ZnS下轉移層直接旋涂在單晶硅電池表面時，300-335nm波段未觀察到外量子效率（EQE）的改善，反而有所降低，原因是所用量子點的熒光量子效率太低，只有9.25%，遠低于電池短波段EQE與長波段EQE的比值；（2）當將PMMA/CdSe@ZnSe@ZnS下轉移層制備在420nm長波濾光片上，再將該濾光片（濾光片使電池在300~420nm波段光譜響應幾乎為零，同時排除了下轉移層抗反射效應的影響）蓋在單晶電池上測試EQE曲線時，觀察到了外量子效率(EQE)值的提升，說明所用量子點可以應用于在300~420nm波段光譜響應幾乎為零的電池上實現(xiàn)頻率的下轉移，提高EQE；（3）根據本實驗中測得電池的EQE數(shù)據和AM1.5G光子流分布數(shù)據，計算出實驗所用電池EQE獲得提升所需量子點最低的熒光量子效率值為87.8%。 【關鍵詞】：太陽能電池 CdSe@ZnSe@ZnS量子點 光譜下轉移 外量子效率 熒光量子效率
【學位授予單位】：上海交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-10
• 目錄10-12
• 第一章 緒論12-53
• 1.1 引言12-13
• 1.2 光頻轉換研究現(xiàn)狀13-26
• 1.2.1 光譜上轉換13-17
• 1.2.2 量子剪裁下轉換17-22
• 1.2.3 發(fā)光下轉移22-26
• 1.3 量子點和太陽能電池基礎26-39
• 1.3.1 量子點概述26
• 1.3.2 量子點的特性26-27
• 1.3.3 量子點的制備方法27-29
• 1.3.4 太陽能電池工作原理29-34
• 1.3.5 太陽能電池的性能表征34-36
• 1.3.6 太陽能電池的能量損耗機制及改進方法36-39
• 1.4 本章小結39-40
• 參考文獻40-53
• 第二章 量子點發(fā)光下轉移提高太陽能電池的光譜響應的理論研究53-64
• 2.1 引言53
• 2.2 量子點提高電池光譜響應的原理與方法53-58
• 2.2.1 電池在短波段的光譜響應特性53-55
• 2.2.2 量子點的熒光特性55-56
• 2.2.3 原理與方法56-58
• 2.3 量子點下轉移方法適用性的理論研究及計算58-62
• 2.3.1 理論計算式的提出58-59
• 2.3.2 計算與結果59-62
• 2.4 本章小結62-63
• 參考文獻63-64
• 第三章 CdSe@ZnSe@ZnS 量子點在太陽能電池中的應用研究64-76
• 3.1 引言64
• 3.2 實驗準備64-65
• 3.3 實驗過程65-68
• 3.4 實驗結果與分析68-72
• 3.5 提高所測電池 EQE 所需量子點熒光效率的計算72-73
• 3.6 本章小結73-75
• 參考文獻75-76
• 第四章 總結與展望76-78
• 4.1 工作總結76-77
• 4.2 工作的創(chuàng)新點77
• 4.3 展望77-78
• 致謝78-79
• 攻讀碩士學位期間已發(fā)表或錄用的論文79

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