四腳狀納米ZnO太陽能電池研究.pdf

1、當(dāng)今社會，科技迅猛發(fā)展，隨之也給人類帶來大量的不利因素，不可再生資源(化石)燃料的逐漸枯竭，生態(tài)環(huán)境的破壞，開發(fā)和利用清潔的可再生能源來解決能源短缺問題迫在眉睫。太陽能是最為豐富的自然資源之一，是解決能源危機的首選能源。染料敏化太陽能電池和無機/有機聚合物異質(zhì)結(jié)太陽能電池作為新型太陽能電池，因其制備方法簡單、價格低廉等優(yōu)點，越來越受到人們的廣泛關(guān)注，大力開展染料敏化太陽能電池和無機/有機聚合物太陽能電池的研究對解決當(dāng)前能源危機和環(huán)境問題

2、具有重大意義。
　　 本論文采用化學(xué)氣相傳輸沉積法制備具有特殊性能的三維空間結(jié)構(gòu)四腳狀納米ZnO，以此作為無機納米電子傳輸材料，以釕配合物N719染料為光敏化劑，與自制的鉑(Pt)對電極組裝成染料敏化太陽能電池；其次，將制備出的形貌規(guī)則、分布均勻的最小尺寸四腳狀納米ZnO與共軛聚合物MEH-PPV組裝成無機/聚合物異質(zhì)結(jié)太陽能電池，主要研究工作及結(jié)論為：
　　 一、采用化學(xué)氣相傳輸法通過改變制備工藝參數(shù)，制備出了形貌、尺

3、寸可控的四腳狀納米ZnO。用X射線粉末衍射儀(XRD)以及掃描電子顯微鏡(SEM)等儀器對所得的四腳狀納米ZnO的結(jié)構(gòu)和形貌進行了表征，得出制備四腳狀納米ZnO的最佳制備工藝參數(shù)，研究發(fā)現(xiàn)，鋅蒸汽壓、收集區(qū)域溫度、氧氣濃度、氧氣通入?yún)^(qū)域溫度、氮氣流量等對四腳狀納米ZnO的形成和尺寸、形貌起重要作用，還研究了四腳狀納米ZnO的成核和生長機理。
　　 二、研究發(fā)現(xiàn)小尺寸、形狀規(guī)則、均勻分布的四腳狀納米ZnO基釕配合物N719染料敏化

4、太陽能電池其光電轉(zhuǎn)換效率明顯優(yōu)于大尺寸、形狀不規(guī)則，分布不均勻的四腳狀納米ZnO基染料敏化太陽能電池，研究得到最小尺寸的四腳狀納米ZnO基染料敏化太陽電池的短路電流為9.5 mA·cm-2，開路電壓0.65 V，填充因子0.52，光電轉(zhuǎn)化效率3.21%。
　　 三、制備器件結(jié)構(gòu)為：FTO/PEDOT：PSS/四腳狀納米ZnO：MEH-PPV/Al的傳統(tǒng)無機/聚合物太陽電池，當(dāng)四腳狀納米ZnO與聚合物MEH-PPV的共混比例為7:

5、3時組成活性層，器件的光電性能最佳，短路電流達到60.35μA.cm-2，開路電壓0.37 V，填充因子0.29，轉(zhuǎn)化效率0.00645%。其他條件一定，結(jié)構(gòu)為：ITO/四腳狀納米ZnO：MEH-PPV/PEDOT：PSS/Au反轉(zhuǎn)型電池的光電性能優(yōu)于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的太陽電池。對于反轉(zhuǎn)型器件，考察熱處理溫度對器件性能的影響，研究結(jié)果顯示：熱處理溫度為130℃時，器件的光電流密度為52.19μA·cm-2，開路電壓達到0.58 V，填充因子0.