PEDOT-PSS摻雜對平面鈣鈦礦太陽能電池性能調(diào)控研究.pdf

1、能源對人類的可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。在煤、石油、天然氣這些不可再生能源的儲備量日益減少的情況下，太陽能作為新能源開發(fā)的對象，因?yàn)榫哂锌稍偕浴踩?、清潔、成本低廉等?yōu)點(diǎn)，已經(jīng)引起全世界的重視。2009年，鈣鈦礦太陽能電池橫空出現(xiàn)，成為太陽能電池大家庭中一個新的成員。最初鈣鈦礦太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率非常低，隨著技術(shù)的不斷成熟和工藝的不斷革新，目前有機(jī)金屬鹵化物鈣鈦礦太陽能的認(rèn)證效率已經(jīng)達(dá)到22.1％。鈣鈦礦太陽能電池不僅制作成本低，而

2、且光電轉(zhuǎn)換效率有非常大的提升空間，是當(dāng)前光伏領(lǐng)域的明星器件。
　　本文通過實(shí)驗(yàn)研究的方法，著重以鈣鈦礦太陽能電池中空穴傳輸層材料為研究對象，分別研究了氧化鉬(MoOx)與銀納米粒子(Ag NPs)的摻雜對電池空穴傳輸界面的影響以及對電池整體性能的影響。研究內(nèi)容如下:
　　一、研究將氧化鉬摻入PEDOT∶PSS（3，4-乙撐二氧噻吩:聚苯硫醚）中作為空穴傳輸材料對平面鈣鈦礦太陽能電池性能的影響。將MoOx粉末溶入到PEDOT∶

3、PSS溶液中制成不同濃度的PEDOT∶PSS—MoOx混合溶液作為平面鈣鈦礦太陽能電池的空穴傳輸材料。對比未摻雜的電池，基于PEDOT∶PSS—MoOx的電池在轉(zhuǎn)換效率、開路電壓和填充因子上展現(xiàn)出明顯的提高。鈣鈦礦層的形態(tài)表明薄膜的覆蓋率有了提升，主要是因?yàn)樵阝}鈦礦層襯底引入了MoOx納米點(diǎn)。基于PEDOT∶PSS—MoOx摻雜后的電池器件獲得超過15％的光電轉(zhuǎn)換效率。另外，我們還將從市場上購買的MoO3摻雜到PEDOT∶PSS中和我們

4、合成的MoOx進(jìn)行對比，摻雜MoOx的器件在轉(zhuǎn)換效率上的表現(xiàn)更優(yōu)異。解決了之前一些文章中報(bào)道的將MoO3摻雜到器件中溶解度不高的問題，更加肯定了我們用溶膠—凝膠法制備的氧化鉬(MoOx，x＜3)作為有機(jī)太陽能電池中空穴傳輸材料是提升電池效率的極佳方法之一。
　　二、研究將適量銀納米粒子摻入PEDOT∶PSS中作為空穴傳輸材料對平面鈣鈦礦太陽能電池性能的影響。將制各的Ag NPs溶入到PEDOT∶PSS溶液中制備成PEDOT∶PSS

5、—Ag NPs混合溶液作為平面鈣鈦礦太陽能電池的空穴傳輸材料。與只選用PEDOT∶PSS作為空穴傳輸材料的電池對比后發(fā)現(xiàn)，基于PEDOT∶PSS—Ag NPs的電池在填充因子和轉(zhuǎn)換率上都有明顯提高。鈣鈦礦電池的電學(xué)性能提升顯著，PEDOT∶PSS—Ag NPs可以優(yōu)化空穴傳輸層與鈣鈦礦層的接觸，減少缺陷，從而降低串聯(lián)電阻。鈣鈦礦層薄膜的光吸收增強(qiáng)歸功于在引入銀納米粒子后空穴傳輸層吸光性的提升，而且薄膜的缺陷減少、覆蓋率提高。器件層間內(nèi)阻