【摘要】：太陽能是滿足可再生能源未來能源需求的最佳候選者。由于低成本,多樣性和低溫處理,有機(jī)光伏發(fā)電成為收獲太陽能的一種絕佳選擇。倒置聚合物太陽能電池已成為最有希望的傳統(tǒng)硅基太陽能電池的代替品。由于寬帶隙(3.37 eV)和高激子結(jié)合能(60 meV),ZnO被認(rèn)為是倒置聚合物太陽能電池中最有前途的電子傳輸材料。在氧化鋅的不同形態(tài)中,作為電子傳輸層的1-D ZnO納米結(jié)構(gòu)已顯示出在倒置有機(jī)聚合物太陽能電池中的潛在應(yīng)用。此外,對電子傳輸層進(jìn)行摻雜是實(shí)現(xiàn)高性能倒置聚合物太陽能電池的有效方式。本論文中未摻雜和摻雜的ZnO電子傳輸層可以通過簡單的低溫共沉淀法合成,該方法不僅具有成本效益,而且合成高產(chǎn)率的1-D ZnO納米結(jié)構(gòu)的工藝不需要添加任何表面活性劑,是環(huán)境友好型的。納米材料具有其獨(dú)特的性質(zhì)和功能,因此納米技術(shù)涉及生活的各個(gè)領(lǐng)域。ZnS是另一種多功能半導(dǎo)體材料,在材料科學(xué)的不同領(lǐng)域都對其進(jìn)行了高度的研究。不同形狀的ZnS納米材料,如球形,管狀等,可以用于不同的領(lǐng)域,如發(fā)光二極管(LED),有源傳感器,太陽能電池,廢水處理等。因此,對于不同的應(yīng)用,調(diào)整材料的光學(xué)和結(jié)構(gòu)特性是非常重要的。為此,在未來的不同納米光電器件中,ZnS半導(dǎo)體中的過渡金屬摻雜是調(diào)整其結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)的有效方式。在第一章中,對能源,太陽能,有機(jī)光電池,有機(jī)太陽能電池,不同類型的有機(jī)太陽能電池中的,倒置的聚合物太陽能電池,有機(jī)本體異質(zhì)結(jié)太陽能電池,電流電壓測量,影響設(shè)備參數(shù)因素等進(jìn)行了大致的介紹,并簡要討論了ZnS的重要性,納米材料的尺寸依賴性,納米材料中的過渡金屬摻雜以及論文的目的。第二章討論了Nb摻雜ZnO納米棒的合成,表征和應(yīng)用。使用濕化學(xué)方法成功制備了Nb摻雜的ZnO納米棒,其中x=0.0至x=0.07。透射電子顯微鏡(TEM)和X射線衍射(XRD)用于檢查合成后樣品的形態(tài)和結(jié)構(gòu)性質(zhì)。而紫外可見分光光度計(jì)和光致發(fā)光(PL)光譜法研究了制備的樣品的光學(xué)性質(zhì)。鈮摻雜的樣品在光譜中顯示出明顯的紅移。在PL光譜中,觀察到在最高濃度的摻雜下缺陷發(fā)射峰完全消失。鈮摻雜的ZnO納米棒作為倒置聚合物太陽能電池的電子輸送層,而PTB7-Th:PC71BM作為供體受體的聚合物,顯示出比純ZnO納米棒更好的功率轉(zhuǎn)換效率。第三章簡要討論了Mo和Ti摻雜ZnS納米粒子的化學(xué)合成以及摻雜劑濃度對結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)的影響。通過UV-可見光和PL光譜研究摻雜樣品的光學(xué)性質(zhì),同時(shí)通過透射電子顯微鏡(TEM)和X射線衍射(XRD)研究形態(tài)和結(jié)構(gòu)性質(zhì)。通過TEM顯示摻雜的ZnS納米粒子尺寸分布的變化,而在吸收光譜中,通過摻雜Mo觀察到14 nm的紅移,并且當(dāng)ZnS納米粒子摻雜Ti時(shí)觀察到14 nm的藍(lán)移。隨著Mo的摻雜能帶間隙從4.03 eV減小至3.89 eV。另一方面隨著摻雜的Ti濃度的增加,能帶間隙的顯著地從4.11 eV增大到4.27 eV。這些特性為調(diào)整未來發(fā)光和光電器件的材料特性提供新的途徑。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TM914.4;TB383.1

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1 Hina Naz;用于倒置聚合物太陽能電池和光電應(yīng)用的寬帶隙半導(dǎo)體（ZnO,ZnS）納米結(jié)構(gòu)的合成，，表征和應(yīng)用[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2019年

本文編號(hào)：2635539