Ⅱ-Ⅵ族半導(dǎo)體材料的制備及在有機(jī)光伏器件中的應(yīng)用.pdf

1、近些年，不斷爆發(fā)的能源危機(jī)和環(huán)保問題使人類對可再生的清潔能源的需求愈來愈迫切。作為一種取之不盡，用之不竭的清潔能源，太陽能正迅速被世界各國開發(fā)和利用。它還被寄予替代煤炭、石油和天然氣等不可再生能源。
　　 太陽能電池作為有效利用太陽能的載體，主要有：晶體硅太陽能電池、非晶硅太陽能電池、Ⅲ-Ⅴ族化合物太陽能電池、銅銦鎵硒薄膜太陽能電池、染料敏化太陽能電池、有機(jī)太陽能（或稱有機(jī)光伏）電池等。有機(jī)光伏器件由于工藝簡單，可進(jìn)行大面積和柔

2、性加工而倍受青睞。
　　 有機(jī)光伏電池的本質(zhì)是施主材料（p型）和受主材料（n型）在光照下被激發(fā)至各自的激發(fā)態(tài)，在界面處發(fā)生激發(fā)態(tài)間的電荷轉(zhuǎn)移。激子離解成電子和空穴，這些自由載流子分別穿過給一受體材料被各自的電極收集生成光生電動勢，在外接電路下產(chǎn)生光電流。為提高電池的能量轉(zhuǎn)換效率，在活性層（包含施主材料和受主材料）與電極之間添加電子傳輸層和空穴傳輸層，以提高激子的分離效率。
　　 本論文主要通過多種物理和化學(xué)方法合成Ⅱ-Ⅵ

3、族半導(dǎo)體材料，將其應(yīng)用于有機(jī)光伏領(lǐng)域。本文不僅研究合成材料的形貌、光學(xué)、電學(xué)、表面能和電子能級等特性，還對基于此類材料制備的有機(jī)光伏器件進(jìn)行工作機(jī)理研究和分析。
　　 具體內(nèi)容如下：
　　 (1)使用高溫爐進(jìn)行熱氣相沉積納米材料。規(guī)整的納米陣列在光伏器件制備上具有潛在優(yōu)勢?；诹蚧k(CdS)本身優(yōu)良的半導(dǎo)體特性，本論文通過控制反應(yīng)氣壓、沉積位置和加熱溫度等因素，制備得到形貌規(guī)整的類似陣列的CdS納米材料，研究其生長機(jī)理

4、。
　　 (2)化學(xué)水浴法沉積CdS納米薄膜，并制備有機(jī)光伏器件。CdS薄膜厚度和形貌的控制通過調(diào)整水浴溫度、生長時間及退火處理等方法實(shí)現(xiàn)。本文還聯(lián)系器件性能與薄膜特性，研究其工作機(jī)理。
　　 (3)原子層沉積CdS膜作有機(jī)光伏器件的電子傳輸層。利用原子層沉積工藝，生長規(guī)整的、厚度精確的CdS膜。通過橢偏儀/AFM/TEM/接觸角測試系統(tǒng)/XPS等設(shè)備，對薄膜的厚度、形貌、晶體結(jié)構(gòu)、表面能和電子能級等進(jìn)行表征分析，全面了