基于一維氧化鋅納米材料的有機(jī)無機(jī)雜化太陽能電池制備和性能研究.pdf

1、有機(jī)無機(jī)雜化電池作為一種新型的薄膜太陽能電池近年來受到人們的廣泛關(guān)注，但其光電轉(zhuǎn)換效率普遍較低，究其原因主要是活性功能層的光吸收效率偏低和光生載流子易復(fù)合。為此，本論文針對以上這些問題，探索性地開展了活性功能層制備方法的改進(jìn)以及電池結(jié)構(gòu)組成和工藝的優(yōu)化，并取得如下研究結(jié)果:
　　 (1)采用兩步法制備了垂直取向良好的一維ZnO納米材料。首先通過溶膠凝膠法制備ZnO晶種層，然后通過水熱法生長ZnO納米棒陣列。所制備的ZnO晶種層厚

2、度為100nm，ZnO納米棒陣列致密均勻，直徑平均80nm，棒長度控制在100至800nm范圍內(nèi)。
　　 (2)采用旋涂法將電子供體材料P3HT（聚3-己基噻吩）負(fù)載于上述制得的ZnO納米棒陣列，通過慢干工藝改善P3HT與ZnO異質(zhì)結(jié)界面間的納米級接觸。制得的電池活性功能膜厚度約為1μm，其最大光電轉(zhuǎn)化效率為0.22％。
　　 (3)采用D205染料作為修飾劑進(jìn)一步改善ZnO納米棒陣列的表面特性。通過紫外可見吸收光譜(U

3、V-vis)和單色光轉(zhuǎn)化效率(IPCE)檢測得電池在可見光波段的光吸收率和光電轉(zhuǎn)化效率都有提高，D205染料修飾后的電池光電轉(zhuǎn)化效率達(dá)0.98％。
　　 (4)在上述工作的基礎(chǔ)上，以ZnO納晶聚集體修飾晶種層，結(jié)果表明:經(jīng)納晶聚集體修飾的電極膜的D205吸附量從5.93×10-6 mM/cm2提升至7.38×10-6 mM/cm2。在D205染料和ZnO納晶聚集體的協(xié)同作用下電池光電轉(zhuǎn)化效率進(jìn)一步提升，效率達(dá)到1.30％。