基于鐵電薄膜太陽(yáng)能電池的性質(zhì)研究.pdf

1、由于鐵電薄膜材料具有良好的鐵電性、熱釋電性、壓電性、電光以及非線性光學(xué)特性，被廣泛應(yīng)用于存儲(chǔ)器、壓力傳感器、制動(dòng)器等電子器件中；由于鐵電材料的制備工藝簡(jiǎn)單、成本低等特點(diǎn)倍受青睞，所以近年來(lái)鐵電材料成為國(guó)際上新型功能材料研究的熱點(diǎn)之一。最近，如Pb（Zr，Ti）O3（PZT）、（Bi，Nd）4Ti3O12（BNT）、BaTiO3以及 BiFeO3（BFO）鐵電體的光伏機(jī)制引起廣泛的關(guān)注。許多小組在研究鐵電光伏效應(yīng)以及提高基于鐵電的太陽(yáng)能電

2、池的光伏輸出。據(jù)公開(kāi)報(bào)導(dǎo)，BFO被報(bào)道擁有最大的開(kāi)路電壓（Voc，大于15V），然而，BFO的短路電流（Jsc）非常低（大約μA/cm2量級(jí)）。迄今為止，在以鐵電為基礎(chǔ)的太陽(yáng)能電池中，由于擁有大的剩余極化以及在薄膜電極界面處高的肖特基勢(shì)壘，PZT薄膜具有最大的光電轉(zhuǎn)換效率（η）。然而，報(bào)道的純PZT的最大轉(zhuǎn)換效率（約0.01％）依然遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于晶體硅太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率，這主要是因?yàn)殍F電體的導(dǎo)電性能差和禁帶寬度大的原因。
　　本文主要

3、工作包括以下兩個(gè)方面：
　?。?）為了提高典型的寬帶隙鐵電材料在可見(jiàn)光波段有光譜響應(yīng)，我們嘗試將能級(jí)匹配的半導(dǎo)體材料和鐵電薄膜材料復(fù)合起來(lái)。具體方法如下：
　　在In2O3：Sn（ITO）玻璃上制備禁帶寬度3.6eV的PZT薄膜，然后將窄禁帶寬度（1.8eV）的非晶硅（a-Si）沉積在PZT/ITO/glass上，Ag作為上電極。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，非晶硅薄膜與 PZT薄膜的能級(jí)能很好地相匹配，有利于紫外可見(jiàn)光照誘導(dǎo)Ag/a-Si

4、/PZT/ITO/glass樣品中的電荷的傳輸。光伏輸出可以通過(guò)改變非晶硅的摻雜類型調(diào)整，PZT薄膜和n型非晶硅薄膜（磷摻雜）復(fù)合結(jié)構(gòu)最大的光電轉(zhuǎn)換效率測(cè)量能達(dá)到1.25%。
　?。?）離子摻雜被認(rèn)為是一種很有效的方法來(lái)提高鐵電薄膜的剩余極化和降低其結(jié)晶溫度。
　　本文中，我們研究了Cr3+離子的摻雜濃度對(duì)Pb（Zr0.2Ti0.8）O3鐵電薄膜的微結(jié)構(gòu)、鐵電性和光伏特性的影響。我們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，當(dāng)Cr3+離子濃度小于1%