氧化鋅納米顆粒在有機(jī)太陽(yáng)能電池中應(yīng)用的研究.pdf

1、有機(jī)太陽(yáng)能電池以其成本低、無毒、容易制備、易于實(shí)現(xiàn)柔性器件等特點(diǎn)備受人們關(guān)注。研究發(fā)現(xiàn)，利用無機(jī)氧化物材料作為電子傳輸層以及陰極修飾層，能夠提高器件的穩(wěn)定性。其中ZnO納米材料具有高載流子遷移率，與活性層材料存在較好的能級(jí)匹配，制備成本低，制備方法簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)而成為近年來的研究熱點(diǎn)。
　　 但是，ZnO納米材料比表面積大，表面缺陷密度高。而缺陷可能會(huì)影響載流子的傳輸及復(fù)合等，從而對(duì)有機(jī)太陽(yáng)能電池器件的光電轉(zhuǎn)化過程產(chǎn)生不利影響。本文

2、重點(diǎn)研究了ZnO納米材料的缺陷對(duì)太陽(yáng)能電池(ITO/ZnO/P3HT∶PCBM/MoO3/Ag)性能的影響，內(nèi)容如下:
　　 第一:通過對(duì)ZnO納米顆粒薄膜不同溫度(80℃，120℃，150℃，200℃)的熱處理，研究ZnO表面態(tài)羥基對(duì)電池性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨著熱處理溫度升高，ZnO表面OH-解離增加。解離后的ZnO表面光催化能力減弱，從而降低了對(duì)活性層的降解，提高了器件的光電轉(zhuǎn)化效率及壽命。而過高的退火溫度(200℃)會(huì)

3、導(dǎo)致ZnO納米顆粒薄膜與ITO玻璃的接觸勢(shì)壘變大，阻礙了電子的收集，降低了光伏器件的光電性能。
　　 第二:通過控制合成ZnO的溫度(0℃，30℃，60℃)來控制ZnO納米材料的尺寸，研究了尺寸變化對(duì)表面缺陷密度的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨著反應(yīng)溫度升高，ZnO納米顆粒粒徑變大，顆粒的缺陷密度在不斷下降。因此，反應(yīng)溫度越高，ZnO納米顆粒表面的缺陷數(shù)量越少，捕獲電子的陷阱數(shù)量越低，從而有利于電子有效的導(dǎo)出，器件的光電轉(zhuǎn)化效率大大提高。

4、
　　 第三:改變反應(yīng)物中醋酸鋅((CH3COO)2Zn·2H2O)和氫氧化鋰(LiOH)的濃度比例(1∶1，1∶2，1∶3.5)，控制ZnO納米顆粒的缺陷類型。實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)堿濃度較高時(shí)([Zn2+/Li-]濃度比例為1∶3.5)，ZnO納米顆粒中主要為氧填隙(Oi)淺能級(jí)受主缺陷，堿濃度較低時(shí)，主要為氧空位(Vo)深能級(jí)施主缺陷。通過實(shí)驗(yàn)證明淺能級(jí)受主缺陷，能夠直接捕獲電子;而深能級(jí)施主缺陷只有電離后才會(huì)捕獲由活性層產(chǎn)生的電子