聚合物/ZnO杂化太阳能电池的制备

【摘要】：杂化聚合物太阳能电池由于结合了有机半导体和无机纳米粒子各自的特点及其产生的协同效应,具有成本低、制备工艺简单等优点,受到越来越多的重视。 本课题将纳米ZnO晶须及ZnO纳米棒作为电子受体引入杂化体相异质结中,提高激子的分离程度及电子的传输与有效收集。并通过复合相的制备的调控提高光谱响应范围,制备高的能量转化率的在空气中稳定存在的光伏电池,并降低制作成本。主要工作包括以下内容： 一.首先是ZnO纳米材料的制备与表征。制备了纳米ZnO薄膜晶种层,并在此基础上水热法合成ZnO纳米棒。并采用微乳液水热法制备了ZnO晶须。用XRD以及SEM等仪器对所得的ZnO纳米材料的性质进行了表征。得到最佳条件下的制备工艺参数。 二.其次是紫外可见吸收光谱的测量。分别测试了不同ZnO材料的吸收光谱以及ZnO纳米晶与共轭聚合物复合之后的吸收光谱,研究共混对器件性能的影响。 三.最后是器件的制备和I-V曲线测量与效率分析。制备了四种结构的器件,将MEH-PPV:ZnO太阳能电池与MEH-PPV:PCBM电池的光伏性能进行了对比。发现实验中ZnO作为电子受体的太阳能电池光电效率相对较低,对其原因进行了分析,并探讨需要改进的方向。 【关键词】：ZnO 聚合物 太阳能电池
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 致谢5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-10
• 1 引言10-20
• 1.1 有机/聚合物太阳能电池的发展11-13
• 1.2 聚合物太阳能电池有机材料13-15
• 1.2.1 有机小分子化合物13-14
• 1.2.2 有机大分子化合物14
• 1.2.3 模拟叶绿素材料14-15
• 1.3 聚合物太阳能电池基本工作原理15-16
• 1.4 聚合物太阳能电池重要特性16-19
• 1.4.1 等效电路16-17
• 1.4.2 光谱响应特性17
• 1.4.3 伏安特性曲线17-19
• 1.5 研究目的及方法19-20
• 2 ZnO纳米晶的制备与表征20-35
• 2.1 纳米ZnO薄膜20-24
• 2.1.1 溶胶-凝胶体系的选用20
• 2.1.2 ZnO薄膜制备工艺20-21
• 2.1.3 实验结果与讨论21-24
• 2.1.3.1 ZnO溶胶的TG-DTA分析21-22
• 2.1.3.2 ZnO薄膜XRD分析22-23
• 2.1.3.3 ZnO薄膜的表面形貌23-24
• 2.1.3.4 ZnO薄膜光学性能分析24
• 2.1.4 小结24
• 2.2 ZnO纳米棒24-30
• 2.2.1 ZnO纳米棒的制备25
• 2.2.2 实验结果与讨论25-29
• 2.2.2.1 ZnO纳米棒的形貌及影响因素研究25-28
• 2.2.2.2 ZnO纳米棒的X射线衍射分析28-29
• 2.2.2.3 ZnO纳米棒光致发光性能的研究29
• 2.2.3 小结29-30
• 2.3 ZnO晶须30-35
• 2.3.1 微乳液法制备氧化锌晶须30
• 2.3.2 实验结果与讨论30-34
• 2.3.2.1 热重分析30-31
• 2.3.2.2 ZnO晶须的XRD分析31-32
• 2.3.2.3 ZnO晶须的SEM分析32-33
• 2.3.2.4 ZnO晶须紫外可见光谱33-34
• 2.3.3 小结34-35
• 3 聚合物/ZnO杂化有机太阳能电池的研究35-45
• 3.1 器件制备35-37
• 3.1.1 ITO玻璃基片的清洗及处理35-36
• 3.1.2 共混溶液的配置36
• 3.1.3 PEDOT:PSS的旋涂及退火36
• 3.1.4 聚合物/ZnO复合薄膜的制备36-37
• 3.1.5 蒸镀Al电极37
• 3.2 器件的形貌37-39
• 3.3 聚合物太阳能电池器件的测量39-43
• 3.3.1 吸收光谱的测量39-41
• 3.3.2 I-V特性曲线的测定41-43
• 3.4 小结43-45
• 4 总结与展望45-47
• 4.1 实验结论和创新点45
• 4.2 目前存在的问题45-46
• 4.3 展望46-47
• 参考文献47-50
• 作者简历50-52
• 学位论文数据集52

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