功能化的纳米ZnO作为阴极缓冲层在聚合物太阳能电池中的应用

【摘要】：聚合物太阳能电池由于其具有质量轻,成本低,机械柔性好以及易于实现大面积的生产等优点,成为当下研究的热点。但当前聚合物太阳能电池的效率还是较低,目前提高聚合物太阳能电池效率的途径主要通过设计合成新的活性层材料,活性层的形貌调控以及电极和活性层之间的界面优化等。其中电极和活性层之间的界面优化起着非常重要的作用。良好的界面层材料不仅可以改善无机的金属电极和有机的活性层之间的接触,降低界面势垒;还能够调节各接触界面的能级,提高电荷的选择性,进而促进电荷的传输和收集,最终提高器件的效率。同时,界面层还能有效地避免空气中水氧的侵蚀,在一定程度上还能提高器件的稳定性。本论文主要研究功能化的纳米氧化锌(nano-ZnO)作为阴极缓冲层来优化聚合物太阳能电池的性能。首先我们用水热法制备了氧化锌纳米阵列(ZnO NAs),并对所得到的ZnO NAs进行了相应的性能测试和表征。为了减小Zn O NAs表面的缺陷,改善ZnO NAs表面性能,提高聚合物太阳能电池的光电性能,我们用连续离子吸附法生长的CdS纳米层作为表面改性剂对其进行表面功能化。引入CdS纳米层对ZnO NAs表面进行功能化后,聚合物太阳能电池的光电流(Jsc),开路电压(Voc),填充因子(FF)和器件光电转化效率(PCE)均得到了较为明显地提高。而且在杂化太阳能电池器件结构中,引入CdS纳米层后,杂化太阳能电池的相关器件性能参数也得到了明显的提高。而且为了简化实验的工艺,随后我们还用全(十三)氟辛基三乙氧基硅烷来氟化ZnO NPs,并将其掺入到活性层中。由于含氟烷基链的表面能较低,经过溶剂退火,含氟的氧化锌纳米粒子(用Zn OF NPs来表示)会自发的上漂形成一薄层电子传输层,最终达到能够改善有机活性层和电极间的接触又能够简化实验工艺的目的。综上,设计一个好的界面层材料不仅能够提高器件的效率,还能够简化器件制备的工艺,降低成本,这对以后的大面积商业化生产大有裨益。而且结合无机纳米晶和有机聚合物各自的优点,设计新型的界面材料必将对于太阳能电池的发展作出巨大贡献。 【关键词】：氧化锌纳米阵列(Zn O NAs) 氧化锌纳米粒子(Zn O NPs) 硫化镉(Cd S) 纳米膜 功能化 自组装 含氟碳链 阴极缓冲层
【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ132.41;TM914.4
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-19
• 1.1 引言8-11
• 1.2 有机太阳能电池11-19
• 1.2.1 有机太阳能电池的工作原理11-12
• 1.2.2 有机太阳能电池的性能参数12-13
• 1.2.3 有机太阳能电池的的结构13-15
• 1.2.4 提高有机太阳能电池光电转换效率(IPCE)的策略15-19
• 第二章 CdS纳米层功能化ZnO纳米阵列（ZnO NAs）在器件中的作用19-33
• 2.1 实验部分19-21
• 2.1.1 实验原料及试剂19
• 2.1.2 实验仪器及表征手段19-20
• 2.1.3 氧化锌纳米阵列（ZnO NAs）基底（ITO/ZnO NAs）的制备20
• 2.1.4 ITO/ZnO@CdS NAs基底的制备20-21
• 2.1.5 ITO/ZnO@CdS NAs/P3HT:PCBM(或P3HT)基底的制备21
• 2.1.6 完整器件的制备21
• 2.2 实验结果与讨论21-32
• 2.2.1 阵列的合成和结构表征21-25
• 2.2.2 阵列在器件中的应用25-28
• 2.2.3 器件性能的表征28-32
• 2.3 本章小结32-33
• 第三章 功能化的Zn O纳米粒子（即Zn OF NPs）在器件中的应用33-48
• 3.1 实验部分33-36
• 3.1.1 实验原料和试剂33
• 3.1.2 实验仪器及表征手段33-34
• 3.1.3 含氟氧化锌纳米粒子（ZnOF NPs）的制备34
• 3.1.4 聚合物太阳能电池的制备34-36
• 3.2 实验结果与讨论36-46
• 3.2.1 ZnOF NPs合成和结构表征36-37
• 3.2.2 ZnOF NPs的分散性能表征37-38
• 3.2.3 ZnOF NPs在器件中的应用38-44
• 3.2.4 P3HT:PCBM:ZnOF NPs器件性能的表征44-46
• 3.3 本章小结46-48
• 第四章 结论与展望48-49
• 4.1 结论48
• 4.2 展望48-49
• 致谢49-50
• 参考文献50-62
• 攻读学位期间的研究成果62

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

份菁／铝肖特基势垒光生伏特的温度效应    黄颂羽，张亚娣

阴极功函数和激子产生率对肖特基接触单层有机太阳能电池开路电压的影响研究    李荣华;孟卫民;彭应全;马朝柱;汪润生;谢宏伟;王颖;叶早晨;

基于三氯氧磷液态源扩散技术的太阳能电池转换效率研究    赵洪涛;严研;胡伟伟;刘家骏;

有机层/阴极界面修饰对体异质结聚合物太阳能电池性能的影响    张永志;李福山;吴朝兴;蔡寿金;郭太良;

基于聚噻吩衍生物的太阳能电池研究进展    周立弟;胡小丹;王少洪;侯朝霞;王美涵;

苯胺类与2,1,3-苯并硒二唑共轭共聚物的金属配合物催化法合成及其碘掺杂    吐尼莎古丽·阿吾提;麦麦提依明·马合木提;韩艳;司马义·努尔拉;

溶剂预处理结合热退火提升聚噻吩结晶度及其光伏性能    李畅;章婷;薛唯;

有机叠层太阳能电池的研究进展    童金辉;熊思醒;周印华;

有机共混结构太阳电池的阴极界面修饰的研究进展    葛运成;於黄忠;董一帆;

聚合物太阳能电池材料的研究进展    李永玺;陈彧;李超;刘柳;程红霞;宋易;

给受体型噻吩吡啶共聚物的合成及性能研究    康达莲;赵杰;

Numerical model of planar heterojunction organic solar cells    

有机太阳能电池电学模型与数值研究    马朝柱

CdTe多晶薄膜太阳电池的背接触研究    武莉莉

基于聚合物的有机太阳能电池的研制与表征    乔芬

基于硅纳米线阵列的有机/无机杂化光伏电池的制备及性能表征研究    申小娟

喷涂法制备聚合物太阳能电池器件研究    陈征

有机—无机杂化光伏电池中的界面效应及调控研究    张付特

界面作用构筑有机硅梯度材料及响应性光子材料和水凝胶粒子    胡亮

星形齐聚噻吩衍生物的制备及其光、电性能与应用研究    关丽

吡嗪聚合物和卟啉小分子的合成及其光伏性能研究    秦红梅

一维壳核式复合半导体杂化敏化太阳能电池的研究    孙宝

基于新活性材料的有机聚合物太阳能电池的研究    韩桂芝

含芴和8-羟基喹啉的聚合金属配合物的合成及光伏性能    张立荣

碲化镉太阳电池新型背接触的研究    陈茜

聚合物有机太阳能电池器件的研究    苏梦蟾

单晶硅太阳能电池的光伏特性及传热过程的研究    刘长青

有机太阳能电池的数值研究    邢宏伟

新型低能带隙共轭高分子光伏材料的设计、合成与表征    陈钰莹

铜酞菁缓冲层改善有机电致发光器件性能的机理研究    胡远川,王立铎,董桂芳,张德强,邱勇

一种新型化学溶液沉积法制备涂层导体用RE_2O_3(RE=Y,Sm,Eu,Dy,Yb)缓冲层    雷鸣;李果;孙瑞萍;蒲明华;王文涛;武伟;张欣;张红;张勇;程翠华;赵勇;

低成本电化学法制备RE_2Zr_2O_7缓冲层    蔡增辉;刘志勇;鲁玉明;蔡传兵;

不同缓冲层和保护层对NiFe/PtMn双层膜磁性的影响    陈庆永;邵明辉;姜宏伟;郑鹉;王艾玲;

高分子辅助化学溶液沉积制备涂层导体CeO_2缓冲层    李果;蒲明华;孙瑞萍;王文涛;张欣;武伟;雷鸣;张红;杨烨;程翠华;赵勇;

Zn缓冲层对氧化锌薄膜的结构和光学特性的影响    贾迎飞;马书懿;陈海霞;陶亚明;侯丽莉;孟军霞;尚小荣;

金属有机沉积法制备La_2CuMnO_6缓冲层薄膜及其结构表征    马高峰;雷宁;张国防;郭金亮;白宏斌;冯宝奇;卢亚峰;李成山;闫果;

Sialon陶瓷与40Cr钢连接中缓冲层的作用    冼爱平;斯重遥;

TbFeCo缓冲层对钴铁氧体薄膜的微观结构和磁性能影响    金沈贤;钟智勇;唐晓莉;荆玉兰;张怀武;

铜基薄膜太阳电池无镉缓冲层的研究进展    彭柳军;杨培志;自兴发;宋肇宁;

缓冲层对Au膜电阻率的影响    唐武;殷学松;邓龙江;

宽带隙缓冲层CuI薄膜的制备和性能研究    阎有花;卢志超;周少雄;李正邦;

缓冲层生长温度对量子点生长的影响    潘红星;王茺;熊飞;张学贵;杨杰;李天信;杨宇;

有机-无机复合薄膜作为电子缓冲层在聚合物太阳能电池中的应用    武娜;骆群;马昌期;

Ta缓冲层对超薄NiCo薄膜微结构和磁电特性的影响    王国松;张珊珊;甄营;董巧燕;姜宏伟;

Fe_3O_4缓冲层对CoFe_2O_4薄膜磁性能的影响    金沈贤;钟智勇;任学恒;张怀武;

ZnO层作为过渡缓冲层而诱导合成的稳定ZIF-8膜的高温气体渗透    刘亚光;孔令寅;李绍辉;刘海鸥;张雄福;邱介山;

MBE生长中缓冲层对InSb/GaAs质量影响的研究    李占国;刘国军;尤明慧;熊敏;李梅;李林;

硅基体BN_x注入缓冲层对c-BN薄膜生长和结合强度的影响    蔡志海;张平;谭俊;

(Ni_(0.81)Fe_(0.19))_(66)Cr_(34)缓冲层对Ni_(74)Co_(26)薄膜各向异性磁电阻的影响    周丽萍;季勇;季红;王艾玲;郑鹉;姜宏伟;

包装箱用带缓冲层的复合纸垫板    

奥迪100轮胎损坏行车振动    李玉茂

高分子辅助化学溶液沉积法制备涂层导体缓冲层和超导层    张欣

高分子辅助化学溶液沉积法制备涂层导体缓冲层长带    雷鸣

缓冲层、包覆层对提高ZnO纳米薄膜紫外发射性能的研究    徐林华

高温超导涂层导体氧化物缓冲层的PVD法制备    张燕怡

铁电薄膜生长及器件制备工艺的研究    尹伊

MoO_3作为阳极缓冲层的聚合物太阳能电池的研究    程飞

铁酸铋/钛酸锶钡双层膜多铁耦合效应与改性研究    李彬