基于ZnO有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合太陽(yáng)能電池的研究.pdf

1、由于能源危機(jī)，各國(guó)投入了大量的人力、財(cái)力、物力對(duì)太陽(yáng)能電池這種清潔能源進(jìn)行研究。目前，有機(jī)太陽(yáng)能電池、無(wú)機(jī)太陽(yáng)能電池的研究，已取得一定成果，無(wú)機(jī)太陽(yáng)能電池效率高、穩(wěn)定性好，但造價(jià)昂貴、工藝復(fù)雜；有機(jī)太陽(yáng)能電池效率和穩(wěn)定性雖不及無(wú)機(jī)太陽(yáng)能電池，但價(jià)格低廉、制備簡(jiǎn)單，二者各有優(yōu)缺點(diǎn)。為了集雙方優(yōu)勢(shì)于一體，有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合太陽(yáng)能電池這一概念得以提出，有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合太陽(yáng)能電池成為一個(gè)新的研究熱點(diǎn)。ZnO是一種重要的n型半導(dǎo)體光電材料，毒性小，制備簡(jiǎn)單

2、，來(lái)源豐富，在太陽(yáng)能電池研究中受到了廣泛的關(guān)注。本論文主要研究了基于ZnO有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合太陽(yáng)能電池的特性，首先制備了納米ZnO，對(duì)相關(guān)性質(zhì)做了探討，進(jìn)而制備了以其為陰極修飾層、受體材料的太陽(yáng)能電池器件，并對(duì)器件性能進(jìn)行了分析。主要研究?jī)?nèi)容分為以下三部分：
　　1、ZnO成型溫度的研究
　　采用溶膠-凝膠法制備ZnO，以穩(wěn)定鋅鹽乙酸鋅為鋅源，配置前驅(qū)液。對(duì)前驅(qū)液進(jìn)行不同溫度退火，經(jīng)表征確定ZnO的最低成型溫度為120℃。將其作為

3、陰極修飾層用于電池中，制備了ITO/PEDOT：PSS/P3HT：PCBM/ZnO/Al結(jié)構(gòu)的器件，結(jié)果表明ZnO層的加入能增大短路電流和填充因子，有效提高器件性能。以5000r/min速度旋涂ZnO前驅(qū)液時(shí)有最高的光電轉(zhuǎn)換效率，電流由原來(lái)的6.02mA/c㎡提高到6.69mg/c㎡，填充因子由35.4％提高到42.1％。
　　2、退火溫度對(duì)ZnO的影響
　　將ZnO前驅(qū)液薄膜在120℃-400℃范圍內(nèi)退火，觀測(cè)形貌，我們發(fā)

4、現(xiàn)隨著退火溫度的升高，ZnO納米顆粒的粒徑逐漸增加，薄膜由連續(xù)變?yōu)椴贿B續(xù)，粗糙度逐漸增大。從ZnO生長(zhǎng)機(jī)理方面可以解釋為，退火溫度的升高有利于ZnO納米顆粒沿(0001)晶面方向生長(zhǎng)。進(jìn)而制備ZnO納米棒，強(qiáng)化(0001)方向增長(zhǎng)。將不同溫度下得到的ZnO納米粒子薄膜和ZnO納米棒用于器件，制備了ITO/ZnO(不同退火溫度)/P3HT/Ag，ITO/ZnO/ZnO nanorod/P3HT/Ag兩種結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能電池，結(jié)果表明隨著退火溫

5、度的增加，ZnO薄膜粗糙度增大，影響ZnO與P3HT、P3HT與Ag電極的接觸面，使得短路電流逐漸增大，開路電壓逐漸減小。
　　3、P3HT：ZnO共混太陽(yáng)能電池的研究
　　從1中我們知道ZnO的成型溫度為120℃，而且該溫度下得到的ZnO納米結(jié)構(gòu)能有效的用于太陽(yáng)能電池中。將ZnO前驅(qū)液與P3HT溶液共混，制備P3HT：ZnO共混薄膜，ZnO比較均勻分散在P3HT中。將該薄膜用于太陽(yáng)能電池中，制備ITO/PEDOT：PSS/