碳銀復(fù)合材料的制備及在聚合物太陽(yáng)能電池受體材料中的應(yīng)用.pdf

1、太陽(yáng)能電池發(fā)展至今，硅基太陽(yáng)能電池和薄膜太陽(yáng)能電池已實(shí)現(xiàn)商品化，但材料和器件制備成本大限制了其發(fā)展。聚合物太陽(yáng)能電池具有原料豐富，成本較低、可以制備成柔性器件等顯著優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)備受矚目。影響聚合物太陽(yáng)能電池商業(yè)化的主要因素是器件效率較低，改善器件效率可以從兩方面入手:器件結(jié)構(gòu)的改善和活性層材料的選擇。碳微納米球作為富勒烯類(lèi)的一種碳材料制作工藝簡(jiǎn)單、成本低，具有優(yōu)異的物化性能，有望成為一種潛在的聚合物太陽(yáng)能電池受體材料，課題組已將其作為受

2、體材料用于聚合物太陽(yáng)能電池中進(jìn)行了初步的探索，但器件效率偏低，為了改善效率，本課題將金屬材料與碳微納米球進(jìn)行復(fù)合，制備出金屬碳球復(fù)合材料，以改善器件性能。
　　本文首先以硝酸銀和葡萄糖為原料，采用一步水熱法制備了碳銀復(fù)合材料，考察了硝酸銀濃度、反應(yīng)時(shí)間、葡萄糖濃度對(duì)產(chǎn)物結(jié)構(gòu)和形貌的影響，然后，選取了兩種典型的復(fù)合材料通過(guò)研究其電化學(xué)性能分析了材料作為P3HT基聚合物太陽(yáng)能電池受體材料的可行性，接著制備了P3HT/碳銀復(fù)合材料復(fù)合膜

3、，考察了旋涂速度和給受體共混質(zhì)量比對(duì)復(fù)合膜光學(xué)性能的影響，最后選用最優(yōu)參數(shù)下制備的薄膜作為聚合物太陽(yáng)能電池的光敏活性層，探索其光伏性能。結(jié)果如下:
　　1.采用一步水熱法，190℃的反應(yīng)溫度下，得到三明治結(jié)構(gòu)的球形復(fù)合材料(Ag-C-Ag);200℃的反應(yīng)溫度下，制得核殼結(jié)構(gòu)的碳銀復(fù)合材料(Ag@C);循環(huán)伏安曲線(xiàn)顯示:三明治結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的HOMO能級(jí)為-5.55eV，LUMO能級(jí)為-4.4 eV;核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的HOMO能級(jí)為

4、-5.69 eV，LUMO能級(jí)為-4.68 eV，可以作為P3HT基太陽(yáng)能電池受體材料。
　　2.旋涂轉(zhuǎn)速為1000 rpm，當(dāng)P3HT和受體材料Ag-C-Ag的混合比(P3HT∶Ag-C-Ag)為2∶1和1∶1時(shí)，熒光猝滅現(xiàn)象更為明顯;當(dāng)共混質(zhì)量比為1∶1時(shí)，轉(zhuǎn)速為1500 rpm時(shí)，猝滅現(xiàn)象最明顯，當(dāng)共混質(zhì)量比為2∶1時(shí)，轉(zhuǎn)速為1000 rpm時(shí)，猝滅現(xiàn)象最明顯，表明激子分離率高，有利于電荷的有效傳輸。1000 rpm的旋涂轉(zhuǎn)