納米ZnO-聚合物雙層結(jié)構(gòu)太陽(yáng)能電池的制備與性能研究.pdf

1、無(wú)機(jī)納米晶／聚合物異質(zhì)結(jié)有機(jī)太陽(yáng)能電池既利用了無(wú)機(jī)納米晶載流子遷移率高、化學(xué)穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)，又保留了高分子材料良好的柔韌性和可加工性以及吸收系數(shù)高的特點(diǎn)，逐漸成為當(dāng)今太陽(yáng)能電池領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。 本論文主要以ZnO納米材料和聚合物復(fù)合體系為研究對(duì)象，研究了ZnO/MEH-PPV以及ZnO/P3HT兩種雙層太陽(yáng)能電池器件的光伏特性，對(duì)比了ZnO納米晶層對(duì)器件光伏性能的影響，主要內(nèi)容如下： 1．用X射線粉末衍射（XRD）以及透

2、射電子顯微鏡（TEM）對(duì)所使用的ZnO納米材料的結(jié)構(gòu)和尺寸進(jìn)行了表征。對(duì)比了純MEH-PPV薄膜以及MEH-PPV/ZnO復(fù)合薄膜的吸收光譜，發(fā)現(xiàn)復(fù)合薄膜的吸收明顯寬化，并且在ZnO納米晶的吸收峰位置有明顯的吸收。并在此基礎(chǔ)之上采用旋涂的方法以MEH-PPV與ZnO納米材料作為活性層制備了聚合物／納米晶雙層太陽(yáng)能器件：ITO/PEDOT：PSS/MEH-PPV/ZnO/Al。發(fā)現(xiàn)MEH-PPV/ZnO雙層太陽(yáng)能器件的短路電流以及能量轉(zhuǎn)換

3、效率較純MEH-PPV器件有明顯的提高，說(shuō)明ZnO納米晶層的引入有利于界面處的激子解離和載流子傳輸。同時(shí)還制備了ITO/PEDOT：PSS/ZnO/MEH-PPV/Al，結(jié)果發(fā)現(xiàn)該器件的效率較單層MEH-PPV器件有較大降低，這可能是由于在無(wú)機(jī)納米晶和聚合物界面處形成了偶極層的緣故。 2．比較了不同退火溫度對(duì)MEH-PPV/ZnO雙層太陽(yáng)能器件的光伏性能的影響，發(fā)現(xiàn)提高器件的退火溫度會(huì)對(duì)器件的光伏性能有較大改善，這可能是由于聚合

4、物在高溫下晶化，形成了更多有序的區(qū)域，從而使得復(fù)合薄膜更加縝密的緣故。不同退火溫度下原子力顯微鏡薄膜（AFM）的結(jié)果證明了上述結(jié)論，AFM結(jié)果表明提高退火溫度會(huì)使得MEH-PPV/ZnO復(fù)合薄膜更加平滑。 3．用聚合物P3HT與ZnO納米晶為活性層制備了P3HT/ZnO分層復(fù)合太陽(yáng)能電池器件ITO/PEDOT：PSS/P3HT/ZnO/Al，發(fā)現(xiàn)器件的短路電流和能量轉(zhuǎn)換效率較純P3HT器件有較大提高，進(jìn)一步證明了ZnO納米晶層的