CdSe的形貌調控及其對P3HT/CdSe太陽能電池性能的影響

【摘要】：如何改變現(xiàn)有的能源結構，提高可持續(xù)發(fā)展的再生能源的利用率，已經(jīng)成為世界各國人民和政府極為關注的問題。太陽能是來自于太陽內(nèi)部核聚變的能量，如果能將太陽輻射到地球表面的能量合理高效的利用，將極大的改善現(xiàn)有的能源危機問題。 本論文旨在制備P3HT/CdSe有機/無機雜化異質結材料，并將其用作聚合物太陽能電池中的活性層材料，重點考察不同形貌的CdSe對光電性能的影響。 首先制備異質結中的給體材料，以3-己基噻吩單體為原料，通過FeCl3氧化聚合制備聚3-己基噻吩，并通過NMR證明了其規(guī)整性為92.7%，通過GPC證明了其數(shù)均分子量為109903，且分子量分布指數(shù)為3.514。隨后制備了異質結中的受體材料CdSe，通過HRTEM和UV等對粒子進行表征，先制備了粒徑在2-4nm的球形量子點，通過XRD證明了量子點是立方晶系的。在TDPA/TOPO體系中，以TDPA為配體，得到了多邊形的CdSe，通過XRD證明了量子點是立方晶系的。最后用HPA作為配體，通過改變HPA的比例制備了具有一定長徑比的納米棒，通過XRD證明了得到的CdSe是六方晶系的。再分別用UV測試P3HT和CdSe的光學帶隙，用電化學循環(huán)伏安法測試HOMO能級。 最后將P3HT和CdSe以一定比例混合作為活性層材料，首先確定兩者以1:9的比例混合，為了彌補ITO玻璃的缺陷，在旋涂活性層材料之前先旋涂一層導電聚合物PEDOT:PSS，再旋涂活性層材料，再蒸鍍一層ZnO和Al，在模擬太陽光源下測試其I-V曲線，證明了其具有一定的光電性能，且CdSe納米棒作為受體材料的電池的器件效率最好。 【關鍵詞】：聚3-己基噻吩 硒化鎘 有機/無機雜化異質結
【學位授予單位】：北京化工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-15
• 第一章 緒論15-30
• 1.1 研究背景與意義15-16
• 1.2 太陽能電池的分類和技術16-20
• 1.2.1 晶體硅太陽能電池17-18
• 1.2.2 高效Ⅲ-Ⅴ族化合物太陽能電池18
• 1.2.3 銅銦鎵硒薄膜太陽電池18-19
• 1.2.4 有機本體異質結太陽能電池19-20
• 1.3 太陽能電池的評價20-22
• 1.3.1 太陽能電池的電流-電壓分析21
• 1.3.2 太陽能電池的表征21-22
• 1.4 P3HT 的研究進展22-23
• 1.5 CdSe 的研究進展23-27
• 1.6 P3HT 和 CdSe 的能帶結構27-28
• 1.7 本論文選題背景和研究意義28-29
• 1.8 本文主要研究內(nèi)容29-30
• 第二章 實驗設備以及主要測試手段30-34
• 2.1 實驗藥品30-31
• 2.2 實驗設備和實驗儀器31
• 2.3 實驗表征方法31-34
• 2.3.1 表面形貌和結構分析31-32
• 2.3.2 光譜分析32
• 2.3.3 霍爾測試系統(tǒng)32-33
• 2.3.4 電化學工作站33
• 2.3.5 I-V 測試系統(tǒng)33-34
• 第三章 P3HT 的制備和物性表征34-45
• 3.1 聚-3 己基噻吩（P3HT）的制備34-35
• 3.1.1 反應溫度的影響34
• 3.1.2 提純34-35
• 3.2 P3HT 的物性表征35-44
• 3.2.1 P3HT 的 NMR35-38
• 3.2.2 P3HT 的 GPC38-39
• 3.2.3 P3HT 的紅外、紫外、拉曼39-42
• 3.2.4 P3HT 的 TG 和 DSC42-44
• 3.3 本章小結44-45
• 第四章 CdSe QDs 的制備和物性表征45-61
• 4.1 CdSe QDs 的制備45-46
• 4.1.1 溫和的反相膠束法45
• 4.1.2 高溫反相膠束法45-46
• 4.2 溫和的反相膠束法 CdSe QDs 的物性表征46-54
• 4.2.1 反應溫度的影響46-51
• 4.2.2 反應時間的影響51-54
• 4.3 高溫反相膠束法 CdSe QDs 的物性表征54-56
• 4.4 CdSe Polygon 的制備56-57
• 4.5 CdSe Polygon 的物性表57-60
• 4.6 本章小結60-61
• 第五章 CdSe 納米棒的制備和物性表征61-70
• 5.1 CdSe 納米棒的制備61-62
• 5.2 CdSe 納米棒的物性表征62-69
• 5.3 本章小結69-70
• 第六章 電池的組裝和性能測試70-86
• 6.1 電池組裝條件的研究70-77
• 6.1.1 ITO 和溶液的預處理70-71
• 6.1.2 PEDOT:PSS 的旋涂、退火和表面形貌測試71-74
• 6.1.3 （P3HT+CdSe）的旋涂、退火和表面形貌測試74-77
• 6.2 P3HT、CdSe 的能帶測試（C-V）77-81
• 6.3 P3HT、CdSe 的載流子遷移率測試（Hall）81
• 6.4 ITO/PEDOT:PSS/（P3HT+CdSe）/ZnO/Al 的 I-V 測試81-85
• 6.5 本章小結85-86
• 第七章 全文總結86-87
• 參考文獻87-91
• 致謝91-92
• 研究成果及發(fā)表的學術論文92-93
• 作者和導師簡介93-94
• 附件94-95

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