硅納米結構的濕法刻蝕制備及在硅-PEDOT-PSS雜化太陽電池中的應用.pdf

1、硅納米結構/聚（3，4-亞乙二氧基噻吩）-聚（苯乙烯磺酸）（poly(3,4-ethylene dioxythiophene)：poly(styrenesulfonate)，PEDOT：PSS）雜化太陽電池，有效地利用了晶體硅高的載流子遷移率和相應納米結構高效的光管理性能，以及有機材料薄膜簡便的溶液法制作過程，具有實現(xiàn)高性價比太陽電池的巨大潛力。本論文在利用廉價的濕法刻蝕制備硅納米結構的基礎上，研究了不同硅納米結構對硅/PEDOT：PS

2、S雜化太陽電池性能的影響，總結了實現(xiàn)較高性能納米結構硅/PEDOT：PSS太陽電池的一般性研究思路。本論文的研究工作主要包括以下幾個方面：
　?。?）利用濕法化學（HF/AgNO3溶液）刻蝕，在 n型硅上制備了硅納米線陣列，研究了硅納米線陣列特征尺寸對相關太陽電池性能的影響，實現(xiàn)了7.1％的光電轉化效率（短路電流密度為33.91 mA/cm2，開路電壓為0.46 V，填充因子為0.45）。實驗發(fā)現(xiàn)，對于該結構的雜化太陽電池，僅通過

3、對硅納米線陣列特征尺寸的調控，無法有效改善 PEDOT：PSS與納米結構硅的界面接觸和高質量電極的制備，導致該種結構的太陽電池開路電壓和填充因子偏低；
　?。?）為了改善硅納米線陣列/PEDOT：PSS太陽電池低的開路電壓和填充因子，我們利用NaOH和HF/CH3COOH/HNO3對硅納米線陣列進行處理，制備出了具有低高寬比的納米倒錐結構。與具有較大高寬比的硅納米線陣列相比， PEDOT：PSS更容易與納米倒錐結構實現(xiàn)保角包覆，提

4、高結的質量，減少界面缺陷。同時研究發(fā)現(xiàn)，相對于PEDOT：PSS包覆的硅納米線結構，在PEDOT：PSS上包覆的納米倒錐結構上更容易實現(xiàn)高質量電極的制備，從而獲得改善的電池性能。在沒有其他任何界面優(yōu)化的前提下，硅納米倒錐結構/PEDOT：PSS實現(xiàn)了9.6%的光電轉化效率（短路電流密度為29.74 mA/cm2，開路電壓為0.53 V，填充因子為0.61）；
　?。?）為了降低硅納米線陣列的材料成本，我們利用濕法刻蝕在玻璃襯底上實