無(wú)機(jī)半導(dǎo)體納米材料在聚合物太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用.pdf

1、近年來(lái)，聚合物太陽(yáng)能電池因其制備成本較低、質(zhì)量輕和可溶液制備等優(yōu)點(diǎn)，克服了傳統(tǒng)無(wú)機(jī)太陽(yáng)能電池的成本高、機(jī)械性能差等缺點(diǎn)，而引起了人們的廣泛關(guān)注。目前報(bào)道的基于富勒烯衍生物和共軛聚合物的有機(jī)太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率雖然已經(jīng)超過(guò)10％，但無(wú)論是富勒烯衍生物還是聚合物，它們的吸光系數(shù)都較低，故對(duì)太陽(yáng)光譜的捕獲有限的弊端也逐漸顯現(xiàn)出來(lái)。而且在體相異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池中，活性層的能級(jí)偏移和與電極接觸的界面問(wèn)題也是限制其發(fā)展的重要因素。吸光層與電極之間

2、幾毫伏的能壘就會(huì)導(dǎo)致電荷的累積與復(fù)合，因此建立有效的電荷抽取和良好的歐姆接觸不僅可以增強(qiáng)器件的穩(wěn)定性，也是提高光伏器件的重要策略。
　　利用無(wú)機(jī)半導(dǎo)體納米晶解決界面問(wèn)題，首先要除去納米粒子表面的多余絕緣配體，并保證其良好的分散。因?yàn)榧{米粒子如果因高溫配體交換而產(chǎn)生團(tuán)聚現(xiàn)象，發(fā)生宏觀相分離的話(huà)，就會(huì)使活性層和電極的界面之間相容性變差，接觸不良，從而不利于激子的分離與自由電荷的傳輸。其次還要求抽取電子的界面材料可以形成連續(xù)不斷的互穿網(wǎng)

3、絡(luò)結(jié)構(gòu)，給電荷的抽取和載流子的傳輸提供良好的通道。本文采用平面性良好的氧化石墨烯(GO)提高配體交換的納米晶的分散性和使用3D結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體納米晶修飾電極界面的方法解決了這兩個(gè)問(wèn)題。具體方法如下：
　　第一，本文使用熱注入的方法制備了四方晶型的Cu2ZnSnSe4納米粒子作為正向器件的空穴傳輸層，取代了聚(3,4-亞乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT:PSS)，并用配體吡啶交換的方法去除納米晶表面的絕緣有機(jī)物，來(lái)提高半導(dǎo)體

4、納米晶的電荷傳輸能力。但是交換后的納米粒子容易聚集的現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致電池漏電。為了解決納米粒子聚集的問(wèn)題，加入少量氧化石墨烯(GO)作為負(fù)載和分散團(tuán)聚半導(dǎo)體的納米模板，不僅使納米晶與氧化石墨烯上的官能團(tuán)通過(guò)靜電作用相互吸引，提高了納米粒子的分散性，制備的納米復(fù)合物還有助于調(diào)控陽(yáng)極緩沖層的功函，從而使器件效率升高一倍。
　　第二，本文通過(guò)制備 CdSe四足體(TPs)納米晶修飾反向器件中緩沖層 ZnO的表面，形成3D網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的電子傳輸與抽