Cr-TiO_2/P3HT异质结太阳能电池的制备及其光伏特性研究

【摘要】：无机半导体-有机聚合物太阳能电池是一类以无机半导体和有机共轭聚合物复合体系作为光活性层的江南体育在线直播观看 器件。且因其具有材料来源广泛、可设计性强、制备工艺简单、可大面积成膜和柔性加工等优点而成为近年来人们非常关注的热点研究领域之一。二氧化钛(TiO_2)，作为该类电池最常采用的宽带隙无机半导体材料，如何拓宽其可见光谱响应范围与响应能力，进而提高光伏器件的光吸收效率是该领域的一个重要研究方向。本学位论文以此为切入点，以TiO_2/P3HT异质结太阳能电池为研究对象，在简要综述了改性TiO_2最新研究进展的基础上，系统总结了笔者在攻读硕士学位期间，选择采用金属阳离子(Cr~(3+))为掺杂剂，尝试通过优化Cr~(3+)掺杂浓度与光活性层结构参数等措施来提高聚合物太阳能电池光电转换效率的系列研究工作。论文所述及的研究内容和主要研究结果包括以下两个方面： 1.采用溶胶-凝胶法，成功制备出了Cr~(3+)掺杂TiO_2(Cr-TiO_2)纳米薄膜。利用SEM、XRD、XPS、紫外-可见分光光度计等表征手段，深入研究了样品的形貌结构、物相、组成以及光学特性。研究发现Cr~(3+)掺杂量对薄膜的晶相结构及光吸收特性均有较大影响；基于系列不同掺杂量的Cr-TiO_2纳米薄膜，组装并研究了FTO/Cr-TiO_2/P3HT/Cu异质结聚合物太阳能电池的光电转换特性。结果表明，Cr~(3+)掺杂不仅有利于增加电池的短路电流密度和填充因子，而且能够通过掺杂量对电池的开路电压进行大范围调控(0.42至0.99V)，使电池效率(0.65%)较未掺杂时(0.07%)提高近9倍。这归因于Cr~(3+)掺杂不仅能够扩展TiO_2的光吸收范围，而且能够提升TiO_2的费米能级。 2.采用溶胶-凝胶法，利用聚乙二醇2000(PEG2000)，成功制备了多孔结构的Cr-TiO_2纳米薄膜，并实现了PEG2000含量对Cr-TiO_2薄膜多孔结构及其光透射特性的有效调制；对基于该多孔Cr-TiO_2纳米薄膜组装的FTO/Cr-TiO_2/P3HT/Cu异质结光伏特性的研究结果表明，随PEG2000含量的增加，Cr-TiO_2薄膜微孔孔径及分布密度的增大，该结构使得FTO/Cr-TiO_2/P3HT/Cu异质结光伏器件的短路电流密度从2.03提高到了3.09mA cm-2，其光电转换效率也从0.68%增加到了0.86%。 【关键词】：聚合物异质结太阳能电池 Cr~(3+)掺杂 TiO_2纳米薄膜 光伏特性
【学位授予单位】：西北师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要7-9
• Abstract9-11
• 第一章 序言11-33
• 1.1 聚合物太阳能电池简介11-22
• 1.1.1 聚合物太阳能电池的基本工作原理12-15
• 1.1.2 聚合物太阳能电池的等效电路及主要性能参数15-19
• 1.1.3 聚合物太阳能电池的结构演化19-21
• 1.1.4 聚合物太阳能电池的分类21-22
• 1.2 TiO_2有机-无机聚合物太阳能电池的研究进展22-25
• 1.3 本论文的选题背景及研究意义25-26
• 参考文献26-33
• 第二章 Cr 掺杂量对 TiO_2/P3HT 异质结太阳能电池光伏特性影响的研究33-45
• 2.1 Cr-TiO_2纳米薄膜的制备及表征34-37
• 2.1.1 Cr-TiO_2溶胶的制备34
• 2.1.2 Cr-TiO_2纳米薄膜的制备34
• 2.1.3 Cr-TiO_2纳米薄膜的表征34-35
• 2.1.4 Cr-TiO_2纳米薄膜的物相研究35-36
• 2.1.5 Cr-TiO_2纳米薄膜的 X 射线电子能谱分析36-37
• 2.2 Cu/Cr-TiO_2/P3HT/FTO/Glass 异质结太阳能电池的光伏特性研究37-42
• 2.2.1 Cu/Cr-TiO_2/P3HT/FTO/Glass 异质结太阳能电池的组装37
• 2.2.2 样品的表征与光伏性能测试37-38
• 2.2.3 不同 Cr 含量掺杂的 TiO_2/P3HT 异质结太阳能电池的光伏特性38-42
• 2.3 本章小结42-44
• 参考文献44-45
• 第三章 多孔 Cr-TiO_2/P3HT 异质结薄膜的制备及光伏特性研究45-52
• 3.1 多孔 Cr-TiO_2纳米薄膜的制备及表征45-47
• 3.1.1 多孔 Cr-TiO_2纳米薄膜的制备45-46
• 3.1.2 多孔 Cr-TiO_2纳米薄膜的表征46
• 3.1.3 多孔 Cr-TiO_2纳米薄膜的表面形貌46-47
• 3.1.4 多孔 Cr-TiO_2纳米薄膜的紫外-可见光谱分析47
• 3.2 多孔 Cr-TiO_2的 Cu/Cr-TiO_2/P3HT/FTO/Glass 光伏特性研究47-50
• 3.2.1 多孔 Cu/Cr-TiO_2/P3HT/FTO/Glass 异质结太阳能电池的组装47-48
• 3.2.2 样品的光伏性能测试48
• 3.2.3 多孔 Cr-TiO_2/P3HT 异质结太阳能电池的光伏特性48-50
• 3.3 本章小结50-51
• 参考文献51-52
• 第四章 总结与展望52-54
• 附录 攻读硕士期间发表和提交的论文54-55
• 致谢55

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

自持TiO_2纳米管阵列薄膜与TiO_2/FTO透明光电极制备工艺的研究    张其君;李燕;赵雲;王多书;王成伟;

CuInSe_2系粉体材料的研究现状与展望    巩小亮;周继承;

共轭支链含腈基的聚对苯乙烯衍生物的合成及光谱特征    霍利军;韩敏芳;

共轭聚合物发光和光伏材料研究进展    邹应萍;霍利军;李永舫;

Sb_2S_3纳米丝的合成及杂化太阳电池研究    张慧;吴璠;韩昌报;沈薇;崔奇;邱泽亮;刘长文;高锋;王命泰;

量子点在聚合物太阳电池中的应用    岳文瑾;聂光军;

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;

Synthesis and Photovoltaic Properties of Poly(5,6-bis(octyloxy)-4,7- di(thiophen-2-yl)benzo-[c][1,2,5]-thiadiazole-9,9-dioctylfuorene)    Liwei Wang;Feiyao Qing;Yeping Sun;Xiaoyu Li;Haiqiao Wang;

Au-TiO_2纳米管阵列的制备及其在降解制糖废水中的应用    孟志鹏;郭冬冬;钟福新;朱义年;黎燕;廖珍旭;

Size Effects on the Luminescence Properties of Polymer Nanowires    孙秀玉;Xiang-lan Liu;Fa-qiang Xu;Li Xue;Ying-zhi Cheng;

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;

基于酞菁的非线性光学功能材料的设计和制备    何楠

硫族化合物半导体纳米晶的制备及其光伏应用    邹彧

Ⅰ-Ⅱ-Ⅳ-Ⅵ族多元硫属化合物纳米晶的合成及能量转换特性研究    樊逢佳

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

磷光敏化荧光的白色有机电致发光器件的研究    孟令川

基于电极界面层调控实现电池高效聚合物太阳池的研究    何志才

碳基—纳米半导体杂化材料的合成、表征及光催化性能研究    田丽红

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

太阳能电池CIS粉体的回流反应法制备及特性研究    巩小亮

聚合物太阳能电池的结构设计与性能优化    黄卓寅

液相回流法制备CuInSe_2纳米颗粒    冯丽蕊

聚合物太阳能电池材料的设计合成与性能研究    付官文

C、Fe掺杂TiO_2/glass纳米管阵列膜的制备及其光催化特性研究    赵雲

本体异质结有机太阳能电池的数值模拟    刘伟

锡基硫/氧化物薄膜的原位制备及其光电性能的研究    王敏

Ⅰ-Ⅵ族纳米晶薄膜材料的室温原位合成及在杂化薄膜太阳能电池中的应用    雷岩

Fe_3O_4基纳米复合材料的设计合成及光催化的性质研究    梁红霞

SO_4~(2-)/TiO_2、BiOI/TiO_2和La-SrTiO_3光催化剂的制备、表征及性能    洪文珊

阳极氧化法制备TiO_2纳米管阵列膜及其应用    王道爱;刘盈;王成伟;周峰;

多孔TiO_2/Al/SiO_2纳米复合结构的紫外光吸收特性研究    马保宏;李燕;王成伟;王建;陈建彪;刘维民;

多孔TiO_2/FTO纳米有序阵列膜的可控生长研究    王成伟;马军满;李燕;张其君;

薄膜应力的研究进展    陈焘;罗崇泰;

真空度对TiO_2薄膜光学和结构特性的影响    董茂进;陈焘;王济洲;王多书;王超;

硅基铝掺杂氧化锌异质结太阳能电池的制备与性能研究    商世广;赵玲;贺永宁;杜慧敏;赵萍;

In_(1-x)Ga_xN/Si异质结太阳能电池的光伏特性研究    董少光;

In_(1-x)Ga_xN/Si异质结太阳能电池的光伏特性研究    董少光;范广涵;

铜铟镓硒薄膜太阳能电池的研究进展及发展前景    马光耀;康志君;谢元锋;

太阳能电池用高纯硅的制法    秦孝保

太阳能异步发电系统的研究    杨顺昌

德国最大太阳能电池厂投产    德兴

国家太阳能电池示范工程落户保定    

巧妙利用太阳能的住宅    李有观;

太阳能电池阳光普照    袁茵;

太阳能电池输出特性的分析及检测    张海波;

太阳能电池表面纳米微结构研究    李美成;

有机染料锚数对染料敏化太阳能电池性能的影响    尚会霞;罗艳红;孟庆波;占肖卫;

一种用于染料敏化太阳能电池的杂环卟啉的应用    郭国哲;曹靖;梁莉莉;李蒙;卫芸;马成海;郭端燕;刘家成;

量子点敏化太阳能电池--新材料的设计、制备及器件研究    李冬梅;罗艳红;孟庆波;

量子点敏化太阳能电池研究进展    刘铭;杨君友;冯双龙;朱虎;

高效染料钠晶TiO_2太阳能电池    黄昀昉;吴季怀;林建明;黄妙良;

太阳能电池应用    孟昭渊;

富铟与富铜CuInSe_2薄膜的光电性能    王信春;

谈太阳能路灯原理    胡昊伟;黄敏;

太阳能厂跨洋吸金 几家欢乐几家愁    黄女瑛 DigiTimes

太阳能电池级多晶硅光伏项目落户益阳    记者　 郭云飞 通讯员　 张世平

涉足江南体育在线直播观看 产业公司一览    詹铃

依靠太阳能的家庭    杨先碧

G风帆 太阳能电池新贵    天同证券 张锐

PE“新锐”王刚：太阳能行业的坚定支持派    本报记者 翁海华

行者集团利用太阳能获新突破    记者 张国伟

太阳能电池面临出口为主的尴尬    无暇

邱第明:中国最早太阳能企业的跌宕起伏    本报记者王颖春 采写

青海首条太阳能电池生产线投产    梁丽英

微纳米化合物Cu-Zn-Sn-S光伏特性与新型薄膜太阳能电池的研究    陈勤妙

丙二腈取代烷基喹吖啶酮化合物的合成、结构与光伏特性研究    周天雷

反型体异质结聚合物太阳能电池的研究    陶晨

有机/聚合物太阳能电池：活性层结构、形貌及光伏性能    薛丽丽

基于酞菁铜的太阳能电池的研究    刘一婷

反型聚合物太阳能电池的研究    李福民

聚合物太阳能电池中光吸收增强效应的研究    李国龙

聚光多结太阳能电池的设计、制备及可靠性研究    宋明辉

半透明聚合物太阳能电池的研究    徐洋

光活性层掺杂及新型透明电极在聚合物太阳能电池中的应用研究    章文峰

Cr-TiO_2/P3HT异质结太阳能电池的制备及其光伏特性研究    王向谦

CuO薄膜的制备及其光伏特性研究    张春萍

钯掺杂非晶碳膜/二氧化硅/硅异质结的制备及其光电特性的研究    马明

基于太阳能的嵌入式路灯控制系统的研究与应用    刘春

利用不同阴极缓冲层改善有机小分子Pentacene/C_（60）太阳能电池的性能    刘瑞

用电化学阻抗谱研究染料敏化太阳能电池的电子传输与复合特性    和川

三芳基咪唑的富勒烯衍生物的合成及其在CdSe量子点太阳能电池的应用    赵爱婷

太阳能电池CuInS_2薄膜和ZnS薄膜的制备与性能研究    张兴良

SCNTs和PPDIF应用于聚合物太阳能电池中的研究    白静璐

敏化太阳能电池中染料的合成研究    徐丹