基于氧化鋅的倒置結(jié)構(gòu)太陽(yáng)能電池的性能研究.pdf

1、有機(jī)太陽(yáng)能電池(OSCs)由于其在產(chǎn)品制造中具有的輕薄、柔性、易于在低溫和非真空環(huán)境中大面積制備等特點(diǎn)，展示了其在商業(yè)應(yīng)用中的廣闊前景。近年來(lái)，倒置結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能電池成為研究熱點(diǎn)。這種結(jié)構(gòu)的電池通常把ITO作為陰極，利用高功函數(shù)的金屬作為陽(yáng)極，利用半導(dǎo)體氧化物材料作為電子收集層，大大提高了有機(jī)太陽(yáng)能電池在空氣的穩(wěn)定性。我們研究了基于氧化鋅(ZnO)納米結(jié)構(gòu)的倒置太陽(yáng)能電池的性能，通過(guò)旋涂法制備氧化鋅納米結(jié)構(gòu)，成功制備了電池器件，并對(duì)結(jié)果進(jìn)

2、行了分析。
　　 1.我們通過(guò)溶膠凝膠法在空氣中制備了ZnO納米顆粒結(jié)構(gòu)薄膜，采用XRD、SEM等檢測(cè)手段分析了ZnO納米材料的晶體結(jié)構(gòu)和形貌，利用紫外吸收可見(jiàn)光譜及熒光光譜分析了ZnO納米材料的光學(xué)特性。利用納米顆粒薄膜作為電子傳輸層，制備了結(jié)構(gòu)為ITO/ZnO/P3HT：PCBM/Ag的太陽(yáng)能電池器件，器件的最佳效率為0.348％。通過(guò)對(duì)比不同電極(Al電極或PH500電極)的器件性能，認(rèn)為ZnO納米晶表面大量的缺陷和納米晶

3、之間的界面是造成電子傳輸障礙的主要因素，因此制約了電池的效率。指出了提高ZnO有機(jī)太陽(yáng)能電池性能的兩條路徑，第一，通過(guò)生長(zhǎng)ZnO納米棒陣列，提高器件的電子傳輸路徑；第二，通過(guò)增加電子阻擋層提高空穴傳輸與電子傳輸速率的匹配度。
　　 2.我們通過(guò)水熱法制備了ZnO納米棒，研究了制備工藝對(duì)形貌的控制。通過(guò)種子層的密度來(lái)控制納米棒的密度，通過(guò)反應(yīng)時(shí)間來(lái)控制納米棒的長(zhǎng)度，我們初步得到了長(zhǎng)度在100到200納米之間，間隙為50納米左右的Z

4、nO垂直整列。利用ZnO納米棒作為電子傳輸層，制備了結(jié)構(gòu)為ITO/ZnO/P3HT：PCBM/Ag倒置結(jié)構(gòu)有機(jī)太陽(yáng)能電池。通過(guò)改變實(shí)驗(yàn)參數(shù)和器件結(jié)構(gòu)，最終得到的最佳效率為0.137％。分析了制約器件效率的因素，并提出了提高性能的可行思路。
　　 3.我們利用ZnO納米顆粒層為電子傳輸層，利用MoO3作為電子阻擋層，制備了結(jié)構(gòu)為ITO/ZnO/P3HT：PCBM/MoO3/Ag的有機(jī)太陽(yáng)能電池器件。我們通過(guò)改變熱退火溫度和控制Mo