GaN納米晶聚合太陽能電池的研究.pdf

1、聚合物太陽能電池由于結(jié)合了無機(jī)和有機(jī)半導(dǎo)體納米材料各自的性能和特點(diǎn)，具有制備工藝簡單、成本低和重量輕等優(yōu)點(diǎn)，從而使其受到了越來越多的關(guān)注。
　　本文首先介紹了太陽能電池的研究意義、太陽能電池的歷史以及聚合物太陽能電池的優(yōu)勢，接著討論了太陽能電池的基本理論知識(shí)和太陽能電池的重要性能參數(shù)。然后介紹了GaN納米晶材料的制備工藝，通過各種實(shí)驗(yàn)對(duì)GaN納米材料的性能進(jìn)行了深入的分析，最后對(duì)GaN納米晶聚合物太陽能電池光伏性能進(jìn)行了研究以及不

2、同的GaN納米晶濃度對(duì)器件的性能的影響。本文的主要內(nèi)容如下:
　　1.首先介紹了納米材料相比其他材料的一些優(yōu)良性能，接著列出幾種常見的納米材料的一些優(yōu)良性能，同時(shí)對(duì)比其他的材料GaN納米材料的優(yōu)勢。然后給出納米晶體的幾種制備方法，引出了GaN納米晶材料的制備方法，通過溶膠-凝膠法制備了GaN納米晶體，并通過改變氨化溫度和氨化時(shí)間來控制樣品的形貌、晶粒粒徑、樣品組成以及樣品的純度等性能。通過測量樣品的X射線衍射、X射線光電子能譜以及

3、掃描電子顯微鏡實(shí)驗(yàn)，可以得出當(dāng)氨化溫度在1050℃，氨化時(shí)間在80min時(shí)的GaN納米晶體的質(zhì)量是最佳的。最后得出，在這個(gè)工藝條件下制備出GaN納米晶的平均顆粒尺寸在40nm左右、純度很高、平均粒徑在17.6nm。
　　2.討論了聚合物太陽能電池的工作原理，然后引出了GaN納米晶材料的器件制備流程。最后制備了，器件結(jié)構(gòu)為ITO/PEDOT∶PSS/P3HT+GaN/Al的聚合物太陽能電池，該器件的短路電流密度為1.73mA/cm2

4、，開路電壓為0.7V，填充因子為39.1％，功率轉(zhuǎn)換效率為0.47％。相比結(jié)構(gòu)為ITO/PEDOT∶PSS/P3HT/Al的聚合物太陽能電池的器件，發(fā)現(xiàn)加入GaN納米晶體之后，器件的開路電壓沒有多大的變化，而短路電流密度和功率轉(zhuǎn)換效率有明顯的增加，從而證明GaN納米晶的引入有利于界面處的激子解離，進(jìn)而提高器件的轉(zhuǎn)換效率。
　　3.比較了不同的GaN納米晶的濃度對(duì)聚合物太陽能電池的器件性能影響。我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)GaN納米晶濃度為15mg/