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基于共轭有机物和无机物纳米材料异质结太阳能电池的制备及表征

关注热度:99   来源:新能源学术论文  作者:韩晓园
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【摘要】:利用太阳能已成为解决能源危机的必要手段之一,光伏电池的发展与应用给充分利用太阳能带来了广阔的前景。在众多类型太阳能电池中,杂化电池由于兼具两种或多种杂化材料的有利特性,近年来备受关注。本论文主要基于共轭有机物和无机纳米材料,通过原位聚合、p型掺杂、剥层等方法制备、改善材料性能,并应用于杂化光伏器件中,以提高电池器件的性能: 1.以硅基底为基础,通过电化学原位聚合PEDOT,形成Si-PEDOT异质结太阳能电池。首先以平面Si为基底,来探究电解液溶剂、支持电解质、电流及沉积时间等聚合条件,以及Si表面钝化修饰等条件对器件性能的影响,制备了平滑、高导电率的PEDOT薄膜。最终实现了在硅线密度较大的SiNWs表面原位聚合PEDOT薄膜,得到核壳结构的Si-PEDOT异质结电池器件。 2.在反向器件中,采用F4-TCNQ对P3HT:PCBM进行p-型掺杂,在一定程度上提高了活性层的吸光性、增强了其空穴迁移率;在薄膜的溶液旋涂制备过程中,由于自组装在表面形成了一层F4-TCNQ富集层,通过控制其厚度改善了活性层与界面的接触,降低了器件的Rs,最终器件的光电转化效率有原来的3.68%提高到了4.22%。 3.本论文首次用Li插层-剥层法制备出薄层CoSe二维材料,通过丁达尔效应、吸收光谱、荧光光谱等测试,表明获得的CoSe层状材料可以在异丙醇溶剂中形成均一、稳定的分散体系;同时该溶液还表现出明显的量子尺寸效应:吸光特性和荧光特性。通过溶液旋涂法制备CoSe薄膜,成功地将其用作反向太阳能电池的空穴传输层,并从浓度、制备工艺等方面对器件进行了优化,得到了3.78%的效率。
【关键词】:异质结太阳能电池 电化学聚合 F4-TCNQ掺杂 剥层法 空穴传输层
【学位授予单位】:苏州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TB383.1;TM914.4
【目录】:
  • 中文摘要4-5
  • Abstract5-9
  • 第一章 绪论9-31
  • 1.1 引言9-11
  • 1.1.1 太阳能及太阳光谱9-10
  • 1.1.2 太阳能电池10-11
  • 1.2 太阳能电池原理及性能参数11-14
  • 1.2.1 无机太阳能电池原理11-12
  • 1.2.2 有机太阳能电池原理12-13
  • 1.2.3 电池性能参数13-14
  • 1.3 基于有机物和无机纳米材料的太阳能电池14-17
  • 1.3.1 硅基杂化电池15
  • 1.3.2 有机太阳能电池15-17
  • 1.4 有机-无机杂化电池研究热点17-21
  • 1.4.1 基于硅纳米结构杂化电池17-18
  • 1.4.2 基于有机聚合物太阳能电池18-21
  • 1.5 本论文研究内容21-22
  • 1.6 參考文献22-31
  • 第二章 基于电化学聚合共轭有机物薄膜异质结太阳能电池的制备及其表征31-53
  • 2.1 引言31-34
  • 2.2 器件的制备及其表征34-38
  • 2.2.1 实验材料和设备34
  • 2.2.2 器件的制备34-38
  • 2.2.3 器件的测量38
  • 2.3 平面 Si/PEDOT:PSS 杂化电池制备及性能研究38-44
  • 2.3.1 电化学聚合有机薄膜对电池性能的影响38-39
  • 2.3.2 电解液溶剂对有机薄膜的影响39-40
  • 2.3.3 支持电解质对有机薄膜及其电池性能的影响40
  • 2.3.4 电化学沉积时间对电池性能的影响40-42
  • 2.3.5 硅表面钝化修饰对电池性能的影响42-44
  • 2.4 硅纳米结构/PEDOT:PSS 杂化电池制备及性能研究44-47
  • 2.5 本章小结47-48
  • 2.6 参考文献48-53
  • 第三章 基于 F4-TCNQ 掺杂活性层有机太阳能电池的制备及其表征53-74
  • 3.1 引言53-55
  • 3.2 器件的制备及其表征55-59
  • 3.2.1 实验材料及设备55-56
  • 3.2.2 电池器件的制备56-58
  • 3.2.3 实验表征58-59
  • 3.3 结果分析59-68
  • 3.3.1 F4-TCNQ 掺杂浓度对器件性能的影响59-60
  • 3.3.2 F4-TCNQ 掺杂对器件性能影响的机理探究60-68
  • 3.4 本章结论68-69
  • 3.5 文献69-74
  • 第四章 二维层状 CoSe 材料的制备及其作为空穴传输层在反向器件中的应用74-100
  • 4.1 引言74-77
  • 4.1.1 层状二维(2D)纳米材料74-76
  • 4.1.2 溶液法制备空穴传输层76-77
  • 4.1.3 硒化钴作为空穴传输层的应用77
  • 4.2 实验材料和设备77-82
  • 4.2.1 实验材料及制备77-80
  • 4.2.2 硒化钴材料的制备80
  • 4.2.3 器件的制备80-82
  • 4.2.4 器件的表征82
  • 4.3 结果分析82-94
  • 4.3.1 层状 Co0.85Se 空穴传输层在器件中的应用82-87
  • 4.3.2 薄层 CoSe 材料的表征87-91
  • 4.3.3 薄层 CoSe 空穴传输层在反向器件中的应用91-94
  • 4.4 本章小结94-95
  • 4.5 文献95-100
  • 第五章 全文总结及展望100-102
  • 攻读学位期间本人出版或公开发表的论著、论文102-103
  • 致谢103-104


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关键词: 异质结太阳能电池

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