基于共軛有機(jī)物和無機(jī)物納米材料異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制備及表征

【摘要】：利用太陽能已成為解決能源危機(jī)的必要手段之一，光伏電池的發(fā)展與應(yīng)用給充分利用太陽能帶來了廣闊的前景。在眾多類型太陽能電池中，雜化電池由于兼具兩種或多種雜化材料的有利特性，近年來備受關(guān)注。本論文主要基于共軛有機(jī)物和無機(jī)納米材料，通過原位聚合、p型摻雜、剝層等方法制備、改善材料性能，并應(yīng)用于雜化光伏器件中，以提高電池器件的性能： 1.以硅基底為基礎(chǔ)，通過電化學(xué)原位聚合PEDOT，形成Si-PEDOT異質(zhì)結(jié)太陽能電池。首先以平面Si為基底，來探究電解液溶劑、支持電解質(zhì)、電流及沉積時(shí)間等聚合條件，以及Si表面鈍化修飾等條件對(duì)器件性能的影響，制備了平滑、高導(dǎo)電率的PEDOT薄膜。最終實(shí)現(xiàn)了在硅線密度較大的SiNWs表面原位聚合PEDOT薄膜，得到核殼結(jié)構(gòu)的Si-PEDOT異質(zhì)結(jié)電池器件。 2.在反向器件中，采用F4-TCNQ對(duì)P3HT:PCBM進(jìn)行p-型摻雜，在一定程度上提高了活性層的吸光性、增強(qiáng)了其空穴遷移率；在薄膜的溶液旋涂制備過程中，由于自組裝在表面形成了一層F4-TCNQ富集層，通過控制其厚度改善了活性層與界面的接觸，降低了器件的Rs，最終器件的光電轉(zhuǎn)化效率有原來的3.68%提高到了4.22%。 3.本論文首次用Li插層-剝層法制備出薄層CoSe二維材料，通過丁達(dá)爾效應(yīng)、吸收光譜、熒光光譜等測試，表明獲得的CoSe層狀材料可以在異丙醇溶劑中形成均一、穩(wěn)定的分散體系；同時(shí)該溶液還表現(xiàn)出明顯的量子尺寸效應(yīng)：吸光特性和熒光特性。通過溶液旋涂法制備CoSe薄膜，成功地將其用作反向太陽能電池的空穴傳輸層，并從濃度、制備工藝等方面對(duì)器件進(jìn)行了優(yōu)化，得到了3.78%的效率。 【關(guān)鍵詞】：異質(zhì)結(jié)太陽能電池 電化學(xué)聚合 F4-TCNQ摻雜 剝層法 空穴傳輸層
【學(xué)位授予單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TB383.1;TM914.4
【目錄】：

• 中文摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-31
• 1.1 引言9-11
• 1.1.1 太陽能及太陽光譜9-10
• 1.1.2 太陽能電池10-11
• 1.2 太陽能電池原理及性能參數(shù)11-14
• 1.2.1 無機(jī)太陽能電池原理11-12
• 1.2.2 有機(jī)太陽能電池原理12-13
• 1.2.3 電池性能參數(shù)13-14
• 1.3 基于有機(jī)物和無機(jī)納米材料的太陽能電池14-17
• 1.3.1 硅基雜化電池15
• 1.3.2 有機(jī)太陽能電池15-17
• 1.4 有機(jī)-無機(jī)雜化電池研究熱點(diǎn)17-21
• 1.4.1 基于硅納米結(jié)構(gòu)雜化電池17-18
• 1.4.2 基于有機(jī)聚合物太陽能電池18-21
• 1.5 本論文研究內(nèi)容21-22
• 1.6 參考文獻(xiàn)22-31
• 第二章 基于電化學(xué)聚合共軛有機(jī)物薄膜異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制備及其表征31-53
• 2.1 引言31-34
• 2.2 器件的制備及其表征34-38
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)材料和設(shè)備34
• 2.2.2 器件的制備34-38
• 2.2.3 器件的測量38
• 2.3 平面 Si/PEDOT:PSS 雜化電池制備及性能研究38-44
• 2.3.1 電化學(xué)聚合有機(jī)薄膜對(duì)電池性能的影響38-39
• 2.3.2 電解液溶劑對(duì)有機(jī)薄膜的影響39-40
• 2.3.3 支持電解質(zhì)對(duì)有機(jī)薄膜及其電池性能的影響40
• 2.3.4 電化學(xué)沉積時(shí)間對(duì)電池性能的影響40-42
• 2.3.5 硅表面鈍化修飾對(duì)電池性能的影響42-44
• 2.4 硅納米結(jié)構(gòu)/PEDOT:PSS 雜化電池制備及性能研究44-47
• 2.5 本章小結(jié)47-48
• 2.6 參考文獻(xiàn)48-53
• 第三章 基于 F4-TCNQ 摻雜活性層有機(jī)太陽能電池的制備及其表征53-74
• 3.1 引言53-55
• 3.2 器件的制備及其表征55-59
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)材料及設(shè)備55-56
• 3.2.2 電池器件的制備56-58
• 3.2.3 實(shí)驗(yàn)表征58-59
• 3.3 結(jié)果分析59-68
• 3.3.1 F4-TCNQ 摻雜濃度對(duì)器件性能的影響59-60
• 3.3.2 F4-TCNQ 摻雜對(duì)器件性能影響的機(jī)理探究60-68
• 3.4 本章結(jié)論68-69
• 3.5 文獻(xiàn)69-74
• 第四章 二維層狀 CoSe 材料的制備及其作為空穴傳輸層在反向器件中的應(yīng)用74-100
• 4.1 引言74-77
• 4.1.1 層狀二維（2D）納米材料74-76
• 4.1.2 溶液法制備空穴傳輸層76-77
• 4.1.3 硒化鈷作為空穴傳輸層的應(yīng)用77
• 4.2 實(shí)驗(yàn)材料和設(shè)備77-82
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)材料及制備77-80
• 4.2.2 硒化鈷材料的制備80
• 4.2.3 器件的制備80-82
• 4.2.4 器件的表征82
• 4.3 結(jié)果分析82-94
• 4.3.1 層狀 Co0.85Se 空穴傳輸層在器件中的應(yīng)用82-87
• 4.3.2 薄層 CoSe 材料的表征87-91
• 4.3.3 薄層 CoSe 空穴傳輸層在反向器件中的應(yīng)用91-94
• 4.4 本章小結(jié)94-95
• 4.5 文獻(xiàn)95-100
• 第五章 全文總結(jié)及展望100-102
• 攻讀學(xué)位期間本人出版或公開發(fā)表的論著、論文102-103
• 致謝103-104

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