硅-有機物雜化太陽能電池的制備及性能研究.pdf

1、硅/有機物雜化太陽能電池結(jié)合了硅材料優(yōu)良的光電性能，以及有機物成本低、易加工的優(yōu)勢，避免了傳統(tǒng)晶體硅太陽能電池的高溫制備過程，成為了人們研究的熱點。本文制備了高效硅/聚3，4乙烯基二氧噻吩:聚苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)雜化太陽能電池，研究了其載流子傳輸機制。通過對硅納米線表面形貌進行優(yōu)化，選擇反射率以及成膜性兩者結(jié)合最佳的條件，制備得到的硅納米線/PEDOT:PSS雜化太陽能電池效率高達13.1％。此外還研究了非晶硅鈍化作用，旨在

2、尋求一種低溫低能耗的鈍化膜。本文的主要工作包括:
　　(1)通過優(yōu)化電池的制備工藝，得到效率高達11.3％的平面硅/PEDOT:PSS雜化太陽能電池。采用多種方式探索其載流子傳輸機制:(a)測試電容-電壓特性曲線，得到內(nèi)建電勢為0.8 eV，證實硅片已達到強反型狀態(tài);(b)測試變溫暗場電流電壓曲線，根據(jù)少子擴散機制，得到激活能為1.12 eV，與硅的禁帶寬度相同，證明電池是p-n同質(zhì)結(jié);同時采用多子擴散機制得到勢壘高度為1.01

3、eV，與電容-電壓測試得到的數(shù)值不符，排除肖特基結(jié);(c)測試正負偏壓下電池的少子壽命，均沒有變化，證實電池已處于強反型狀態(tài)。綜上，硅/PEDOT:PSS雜化太陽能電池屬于反型電池，硅片近表面區(qū)域發(fā)生反型。
　　(2)研究硅納米線表面形貌對有機無機雜化太陽能電池的影響:采用金屬輔助化學蝕刻法制備硅納米線，通過優(yōu)化表面形貌得到硅納米線/PEDOT:PSS雜化太陽能電池，效率高達12.0％。通過結(jié)合氧化鋁模板制備得到排列有序的硅納米線

4、，采用熱氧化-氫氟酸處理，實現(xiàn)對硅納米線直徑的可控。采用最低反射率以及最低填充率的硅納米線，制備硅納米線/PEDOT:PSS雜化太陽能電池，PEDOT:PSS在最低填充率的硅納米線上成膜較好，雜化電池效率高達13.1％。由于PEDOT:PSS使硅片反型，有效鈍化硅片，提高少子壽命。
　　(3)非晶硅對硅片具有良好的鈍化作用，非晶硅層厚度為5nm時，少子壽命由21.0μs提高至57.5μs。采用本征非晶硅鈍化硅片的雙面和硅片的正面，