CdSe量子点／MEH-PPV共轭聚合物混合物太阳能电池的研究

【摘要】： 随着全球能源与环境问题越来越突出，人们越来越急切地开发新能源，特别是在近两年的严重经济危机的影响下，对于新能源的使用已经迫在眉睫。太阳能是一种取之不尽用之不竭的清洁能源，人们对于太阳能的研究已经有半个多世纪的历史，现在对于太阳能的研究与开发又引起了包括科学界在内的极大重视。本文概述了太阳能电池的发展历程，制备了基于CdSe量子点与有机共轭聚合物MEH-PPV(poly[2-methoxy-5-(2’-ethylhexyloxy)-p-phenylenevinylene])的混合物太阳能电池。 首先，用金属有机前驱法制备了CdSe量子点。将CdO溶于十六酸（软脂酸）中形成前驱液，再将Se粉溶于TOP（三辛基膦）形成TOPSe，在250℃时注入反应溶液中加热30分钟得到CdSe量子点。XRD结果表明，所得CdSe量子点为立方晶系，用Scherrer公式计算得到其平均粒径大小为4.38nm左右。TEM结果表明，所得CdSe量子点尺寸分布窄，为纳米棒结构。CdSe量子点的吸收光谱在580nm左右出现明显的吸收峰。CdSe量子点在不同波长激发下都在730nm左右出现明显的峰值，发光性能稳定。之后对制备的TOPO包裹的CdSe量子点进行了表面改性，用小分子吡啶取代了大分子包裹基团TOPO。改性后的量子点光学性能发生了改变，在浓度相当的情况下，光致发光谱的峰值由改性前的730nm变为780nm，并且发光强度也有了较大的增加。 分三步合成了有机共轭聚合物MEH-PPV。每一步中间产物由傅立叶红外光谱表征，对最终产物MEH-PPV进行了紫外可见光吸收光谱和光致发光谱测试，结果表明，MEH-PPV的吸收光谱在330nm、500nm左右出现明显的吸收峰，在不同波长激发下MEH-PPV的光致发光谱都在560nm左右出现明显的峰值。 研究了CdSe量子点与MEH-PPV混合之后不同质量比对于光学性能的影响，发现在浓度相当的情况下，随着MEH-PPV比例的增大，吸收光谱的强度增大，光致发光谱的发光强度也随着MEH-PPV比例的增大而增强。可见，在混合物中MEH-PPV对光学性能起主要作用。 最后，制备了太阳能电池元件并进行了性能表征。I-V（伏安）特性测试结果表明，部分样品显示出了明显的光伏效应，得到了光电能量转换效率大约0.4%的太阳能电池。 【关键词】：CdSe量子点 MEH-PPV 太阳能电池
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-23
• 1.1 目的及意义10
• 1.2 太阳能电池的发展历程10-14
• 1.3 量子点概述14-18
• 1.4 量子点聚合物混合太阳能电池概述18-23
• 2 实验内容和实验方法23-35
• 2.1 实验内容23-25
• 2.2 实验方法25-26
• 2.3 实验过程26-30
• 2.4 测试方法30-35
• 3 实验结果与讨论35-54
• 3.1 CdSe 量子点的制备与性能35-39
• 3.2 CdSe 量子点的改性39-41
• 3.3 MEH-PPV 的合成与性能41-45
• 3.4 CdSe 量子点与MEH-PPV 混合物的光学性能45-47
• 3.5 电池的制备与性能47-52
• 3.6 小结52-54
• 4 总结与展望54-56
• 4.1 总结54
• 4.2 有待改善与进一步探索的地方54-56
• 致谢56-57
• 参考文献57-60

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