共軛基團(tuán)有機(jī)分子在單晶硅表面的組裝及其光電性質(zhì)研究.pdf

1、高純的單晶硅由于其良好的半導(dǎo)體特性,不僅是現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)材料,也是最常見的光伏電池材料。在現(xiàn)有工藝和條件下,從電池性能上講,單晶硅是制造太陽能電池比較理想的材料。因此,如何更有效的提高單晶硅光電轉(zhuǎn)化的效率,成為現(xiàn)階段單晶硅太陽能電池研究中最亟待解決的問題。
　　 本論文主要利用含有共軛基團(tuán)的有機(jī)分子對單晶硅表面進(jìn)行改性修飾,制備出一系列的共軛有機(jī)體系/n型單晶硅復(fù)合材料,用以提高單晶硅材料的光電轉(zhuǎn)化效率。主要工作如下:

2、>　　 1.磺化聚苯胺/n型單晶硅復(fù)合材料的制備及光電性質(zhì)研究:通過Si-C鍵將對溴苯胺、對氨基苯乙炔以及對氨基苯乙烯三種有機(jī)分子預(yù)組裝到n型單晶硅表面,并在此基底上合成聚苯胺共軛體系,使得聚苯胺體系通過以下三種方式即直接組裝、通過-C=C-鍵組裝以及通過-C-C-鍵組裝到單晶硅表面,最后在聚苯胺體系中引入磺酸根基團(tuán),達(dá)到有機(jī)修飾單晶硅表面的目的。結(jié)果表明,由于磺酸根基團(tuán)的存在,使得修飾后的硅片表面的電位發(fā)生改變,導(dǎo)致開路時(shí)的光電壓數(shù)

3、值向負(fù)電壓方向移動(dòng)。同時(shí)由于聚苯胺本身為共軛體系,直接與單晶硅表面相連時(shí)其光電流密度要大于以-C=C-鍵和-C-C-鍵為橋梁時(shí)的光電流密度,而聚苯胺通過-C=C-鍵與單晶硅表面相連亦能形成共軛體系,其光電流密度大于以-C-C-鍵相連時(shí)的光電流密度值。
　　 2.葉綠素銅鈉鹽及其衍生物/n型單晶硅復(fù)合材料的制備及光電性質(zhì)研究:以C≡C鍵取代葉綠素銅鈉鹽(SCC)分子末端的C=C鍵,制備含有C≡C鍵的葉綠素銅鈉鹽(SCCa)。并在此

4、基礎(chǔ)上成功將SCC及SCCa分子分別組裝到單晶硅表面,使得兩種分子內(nèi)的卟啉環(huán)分別通過-C=C-鍵以及-C-C-鍵嫁接到Si原子上,制備出SCC/n型單晶硅復(fù)合材料以及SCCa/n型單晶硅復(fù)合材料。結(jié)果表明,由于卟啉環(huán)本身為共軛體系,當(dāng)其通過-C=C-鍵嫁接到硅表面時(shí),卟啉環(huán)與-C=C-鍵共同構(gòu)成共軛體系,對于電子的傳遞更加具有促進(jìn)作用,而當(dāng)卟啉環(huán)通過-C-C-鍵組裝到單晶硅表而時(shí),由于-C-C-鍵本身不存在共軛效應(yīng),所以它的存在阻礙了電