基于有機(jī)-無機(jī)雜化的雙層異質(zhì)結(jié)、體異質(zhì)結(jié)及有序納米陣列異質(zhì)結(jié)光伏器件的研究.pdf

1、針對(duì)目前人類社會(huì)日益增長的能源需求，以太陽能為代表的新能源領(lǐng)域的研究受到越來越多的關(guān)注和支持。無機(jī)半導(dǎo)體材料光伏器件由于其較高的光電轉(zhuǎn)換效率成為目前市場的主體;有機(jī)聚合物光伏器件由于其生產(chǎn)成本低，制作工藝簡單受到比較大的關(guān)注。有機(jī)無機(jī)雜化光伏器件可以結(jié)合有機(jī)材料和無機(jī)材料各自的優(yōu)點(diǎn)，因此成為研究的熱門。本論文主要圍繞有機(jī)無機(jī)雜化光伏器件的制備及其機(jī)理進(jìn)行研究，從有機(jī)無機(jī)雜化雙層異質(zhì)結(jié)、有機(jī)無機(jī)雜化混合本體異質(zhì)結(jié)、有機(jī)無機(jī)雜化有序本體異質(zhì)

2、結(jié)幾種不同的異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)器件出發(fā)，探討了有機(jī)無機(jī)雜化光伏器件的制備及機(jī)理的一些關(guān)鍵問題。
　　(1)采用非晶硅雜化聚合物聚（3-己基噻吩-2，5-二基）(簡稱P3HT)雙層結(jié)構(gòu)作為有機(jī)無機(jī)雜化雙層異質(zhì)結(jié)的研究對(duì)象進(jìn)行光伏性能的研究。1）采用射頻輔助等離子化學(xué)氣相沉積技術(shù)制備了本征非晶硅、P型非晶硅、N型非晶硅三種材料，并測定了吸收光譜、折射率、及光學(xué)禁帶寬度等參數(shù);2）將其制備在聚合物P3HT薄膜的表面，形成聚合物/非晶硅雜化結(jié)構(gòu);

3、并通過光學(xué)顯微鏡分析以及紅外光譜結(jié)構(gòu)鑒定了其成膜質(zhì)量;3）以聚合物/非晶硅雜化結(jié)構(gòu)構(gòu)建了雙層異質(zhì)結(jié)雜化光伏器件并對(duì)其展開實(shí)驗(yàn)研究。分別從無機(jī)有機(jī)不同物理機(jī)制對(duì)影響該類器件的開路電壓、激子解離、短路電流等方面的機(jī)理進(jìn)行了分析。
　　(2)將炭黑納米顆粒與聚合物P3HT進(jìn)行雜化研究有機(jī)無機(jī)雜化混合本體異質(zhì)結(jié)光伏器件性能。1）對(duì)兩種不同的炭黑納米材料的微觀形貌、結(jié)晶結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，并嘗試采用表面活性劑來增加炭黑納米顆粒的溶解分散性，從而

4、制備雜化光伏器件;2）采用azomethineylide反應(yīng)對(duì)炭黑納米顆粒進(jìn)行了化學(xué)改性，成功地將長鏈烷基嫁接到納米顆粒的表面，在沒有改變其基本特性的前提下實(shí)現(xiàn)了納米材料的增溶;3）將化學(xué)改性的炭黑納米顆粒摻雜到聚合物:富勒烯本體異質(zhì)結(jié)光伏器件中，使得活性層的空穴遷移率提高一個(gè)數(shù)量級(jí)，從而提高了器件的光電轉(zhuǎn)化效率。由此說明無機(jī)納米顆粒對(duì)光伏器件性能的改善是有積極作用的。
　　(3)研究了有序氧化鈦納米管陣列的制備方法，并與聚合物P

5、3HT、盤狀分子2，9，16，23-四叔丁基29H，31H-酞菁銅（簡稱tb-CuPc）、3，4，9，10-四取代苝甲酸四甲酯（簡稱tm-Peryleneate）進(jìn)行雜化制備新型的有序結(jié)構(gòu)雜化材料。1）采用兩電極陽極氧化法系統(tǒng)地研究了氧化鈦納米管生長過程中各種因素的影響;2）選擇合適尺寸的氧化鈦納米管，采用真空負(fù)壓的方法將聚合物P3HT材料灌注到氧化鈦納米管中，以制備有序異質(zhì)結(jié)雜化材料并制備了光伏器件，使得光電轉(zhuǎn)化效率提高了32％;3）