基于膠體Ⅱ-Ⅵ族半導(dǎo)體量子點(diǎn)的全無(wú)機(jī)光伏器件研究.pdf

1、膠體納米材料的快速發(fā)展對(duì)開(kāi)發(fā)新型的低成本、高效率的太陽(yáng)能電池具有重要的影響。近年來(lái)，利用膠體法合成的半導(dǎo)體量子點(diǎn)以其杰出的光電性能吸引了廣泛的關(guān)注及研究。本文概述了膠體量子點(diǎn)太陽(yáng)能電池的研究及發(fā)展現(xiàn)狀，并對(duì)基于膠體Ⅱ-Ⅵ族半導(dǎo)體量子點(diǎn)的全無(wú)機(jī)光伏器件特性進(jìn)行了研究。
　　 首先，采用膠體法合成了CdSe以及CdTe膠體量子點(diǎn)。TEM圖像表明合成的量子點(diǎn)具有均一的顆粒分布，良好的單分散性。基于合成的膠體量子點(diǎn)利用溶液旋涂法制備了I

2、TO/CdTe/CdSe/A1結(jié)構(gòu)的全無(wú)機(jī)量子點(diǎn)薄膜太陽(yáng)能電池。由于在器件合成過(guò)程中，CdTe薄膜作為旋涂CdSe量子點(diǎn)溶液的基底層，因此需進(jìn)行退火處理，并對(duì)退火前后的CdTe薄膜進(jìn)行了XRD以及AFM表征。
　　 其次，測(cè)量了該器件在室溫以及變溫(溫度范圍77K—317K，溫度間隔為:97K、117K、137K、157K、177K、197K、217K、237K、257K、277K、297K、317K)條件下的Ⅰ-Ⅴ特性曲線，并

3、利用開(kāi)路電壓衰減(OCVD)技術(shù)以納秒光脈沖(光脈沖寬度8ns、頻率為10Hz)作為激發(fā)光源，獲到了全無(wú)機(jī)膠體量子點(diǎn)太陽(yáng)能電池在不同溫度(97K-317K)條件下的開(kāi)路電壓瞬態(tài)響應(yīng)曲線。實(shí)驗(yàn)及測(cè)量分析結(jié)果表明:1.在室溫下全無(wú)機(jī)膠體量子點(diǎn)太陽(yáng)能電池開(kāi)路電壓Voc為0.88V、短路電流Isc為4.2mA/cm2、填充因子FF約為30％、太陽(yáng)能電池光電轉(zhuǎn)化效率約為1.1％(AG1.5)。2.電池的載流子分離機(jī)制類(lèi)似于有機(jī)給體/受體(D/A)

4、結(jié)構(gòu)太陽(yáng)能電池，載流子分離的驅(qū)動(dòng)力來(lái)源于在CdTe和CdSe界面所形成Ⅱ型異質(zhì)結(jié)，電子和空穴在界面處分離并發(fā)生定向擴(kuò)散，產(chǎn)生了光伏效應(yīng)。3.電池的最大開(kāi)路電壓不再取決于正負(fù)電極功函數(shù)之差，而A1電極和CdSe量子點(diǎn)薄膜界面間的費(fèi)米釘扎效應(yīng)，影響了開(kāi)路電壓的大小。4.電池的并聯(lián)電阻、串聯(lián)電阻、短路電流、開(kāi)路電壓均具有溫度依賴(lài)的特性，電池中量子點(diǎn)間電荷的傳輸可以用一個(gè)熱激活跳躍的過(guò)程來(lái)描述。5.電池在低溫(97K-277K)及高溫(277K