纖維ZnO電極的連續(xù)式濕法制備及其在光伏電池中的應(yīng)用研究.pdf

1、太陽(yáng)能作為一種低成本、可再生的綠色能源，有望取代化石能源。傳統(tǒng)太陽(yáng)能電池效率較高，但其結(jié)構(gòu)為硬性平板，抗外力能力欠佳，安裝及運(yùn)輸受空間限制，且模塊化及大面積化存在諸多技術(shù)難題。近年來(lái)，纖維光伏電池等新結(jié)構(gòu)的柔性光伏器件備受關(guān)注。它以纖維結(jié)構(gòu)的金屬\氧化物電極作光陽(yáng)極，通過(guò)纏繞或編織的方式可組裝成幾乎任意形狀的電池器件，給太陽(yáng)能電池應(yīng)用帶來(lái)極大方便。
　　ZnO具有較高的電子激發(fā)結(jié)合能，較大的導(dǎo)帶寬度，較高的光增益系數(shù)。ZnO納米棒

2、陣列在納米器件及太陽(yáng)能電池等有著廣泛應(yīng)用。在以纖維為代表的高曲率基底上，由于表面張力以及曲面應(yīng)變等影響，納米形貌的生長(zhǎng)控制變得更加困難，對(duì)反應(yīng)液的濃度分布以及流場(chǎng)分布控制將更加苛刻。傳統(tǒng)間歇水熱反應(yīng)已經(jīng)不能滿足研究和生產(chǎn)的需要。本論文針對(duì)纖維等高曲率微基底，首次引入連續(xù)式水熱新技術(shù)，探索能夠適合于大面積化濕法生長(zhǎng)的納米ZnO生長(zhǎng)工藝，從而為提高電極質(zhì)量，降低電極成本提供新思路。本課題研究主要包含以下幾點(diǎn)：
　?、傺芯酷槍?duì)纖維基底，

3、基于傳統(tǒng)間歇水熱法，通過(guò)優(yōu)化[Zn2+]濃度、反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度等工藝參數(shù)，制備縱橫比最佳的ZnO納米棒陣列樣品，組裝成纖維光伏電池。但基于優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)條件下，單次水熱已不能再進(jìn)一步提高納米ZnO薄膜的厚度及棒直徑的大小，且[Zn2+]濃度成為制約納米ZnO薄膜生長(zhǎng)的重要因素，所組裝的電池性能也難以進(jìn)一步提升。
　?、谘芯炕谝褍?yōu)化單次傳統(tǒng)間歇式水熱工藝參數(shù)進(jìn)行多次水熱，引入新型添加劑制備長(zhǎng)軸ZnO納米結(jié)構(gòu)，降低了[Zn2+]濃度的

4、制約，間歇的延長(zhǎng)生長(zhǎng)時(shí)間。研究發(fā)現(xiàn)：多次生長(zhǎng)使納米棒的長(zhǎng)度大幅度增加，比單次生長(zhǎng)厚度提高了將近四倍；在多次水熱生長(zhǎng)過(guò)程中，添加劑PEI能有效抑制納米棒橫向生長(zhǎng)。但多次間歇生長(zhǎng)納米ZnO薄膜形成了斷層式結(jié)構(gòu)，這不益于纖維光伏電池性能的提高。
　　③研究為解決纖維電池的應(yīng)用要求及提高電極的質(zhì)量，首次提出液相連續(xù)生長(zhǎng)法常壓下制備纖維光伏電池用光陽(yáng)極，保證了反應(yīng)過(guò)程中的溶液成分均一、穩(wěn)定及流場(chǎng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可控，這將有利于納米ZnO精細(xì)調(diào)控及大