【摘要】：本文首先對溶液法加工太陽電池的工藝方法分別進行了詳細的介紹,并對納米晶太陽電池的發(fā)展進行了概述,提出探索高效PbS膠體量子點太陽電池制備工藝。著重介紹了合成硫化鉛和硒化鉛所需的原材料和所使用的實驗設(shè)備以及前驅(qū)體等,其中包括了這些材料的合成制備過程和條件,以及成熟的溶劑熱低溫合成技術(shù),實現(xiàn)高質(zhì)量硫化鉛和硒化鉛納米晶制備。用標(biāo)準(zhǔn)硅太陽電池組件和太陽模擬光對制備得到的PbS膠體量子點太陽電池進行器件效率測試以及J-V曲線測試,并對影響太陽電池效率因素進行了初級探討。利用低溫液相合成PbS、PbSe等Ⅳ-Ⅵ半導(dǎo)體納米晶,采用溶液法加工制備了薄膜太陽電池,對不同溶劑條件下納米晶太陽電池性能影響進行了深層次的研究。由于PbS膠體量子點太陽電池在不同溶劑配體(正辛烷、異辛烷、正庚烷、正己烷、甲苯)和不同的溶劑濃度配比等條件下,其光電轉(zhuǎn)換效率不盡相同,這與不同溶劑條件下薄膜的表面形貌(缺陷、均一性、致密性、表面粗糙度等)不同有關(guān)。針對這些情況,我們通過在相同的環(huán)境條件下對實驗組和對照組進行比較,得出實現(xiàn)高效率PbS膠體量子點太陽電池的實驗條件和性能改善方法。對于PbS納米晶太陽電池,研究發(fā)現(xiàn)薄膜的平整度、致密度、配體交換策略對器件性能有著重大影響。在已有的文獻報導(dǎo)中,通常采用辛烷單一溶劑作為PbS納米晶的分散溶劑,由于溶劑的粘度、沸點、揮發(fā)速率對于所形成的薄膜的質(zhì)量至關(guān)重要,因此研究不同納米晶分散溶劑以及混合溶劑對于薄膜光電性質(zhì)、器件性能影響是一個值得探索的研究。經(jīng)過對高效PbS膠體量子點太陽電池器件性能參數(shù)的測定,可得到在最優(yōu)的混合溶劑(正辛烷95%異辛烷5%)條件下,器件的開路電壓(0.54V)和填充因子(53.82%)都得到了大幅度的提高,從而其能量轉(zhuǎn)換效率(PCE=7.64%)也得到大幅度的提高。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TB383.1;TM914.42
【圖文】：

類型 器件結(jié)構(gòu) 配體 激子峰（nm） 結(jié)數(shù)能量轉(zhuǎn)換效率（%）肖特基 ITO/PbS/LiF/Al 1,4-苯二硫醇 1100 1 5.2異質(zhì)結(jié) TiO2/PbS MPA 和 CdCl2950 1 7.0p-i-n ZnO/PbS/PbS TBAI/EDT 935 1 8.6熔融異質(zhì)結(jié)TiO2/PbS MPA 和 CdCl21000 1 9.2串聯(lián)TiO2/PbS/recombinationstack/PbSMPA 800/1250 2 4.2在實際應(yīng)用中要想繼續(xù)提高量子點器件的性能（圖 1-1）將取決于以下三個關(guān)鍵領(lǐng)域的進展。

圖 2-1 a)制備的 PbS 膠體量子點的吸收圖，b)不同配體策略的 PbS 膠體量子點的 UV 吸收光譜。Fig. 2-1 a)Absorption image of prepared PbS CQDs, b) UV-absorption spectra of PbS CQDsin different ligand strategies. CQD = colloidal quantum dots.圖 2-1 a)是采用 OPA+CdCl2+OLA 作為復(fù)合配體注入合成得到的硫化鉛在離心清洗吹干后溶解于甲苯中所測吸收光譜經(jīng)過圖形處理得到的，能夠明顯看出其吸收峰為1028nm。圖 2-1 b)是在不同的配體方案下（實驗組與對照組的其他反應(yīng)條件相同）得到的硫化鉛的吸收光譜，其中 PbS-I 是在沒有配體的情況下合成得到的 PbS 在離心清洗吹干后溶解于甲苯中所測吸收光譜；PbS-II 是在配體 OPA+CdCl2+OLA 的情況下合成得到的 PbS 在 離 心 清 洗 吹 干 后 溶 解 于 甲 苯 中 所 測 吸 收 光 譜 ； PbS-III 是 在 配 體TDPA+CdCl2+OLA 的情況下合成得到的 PbS 在離心清洗吹干后溶解于甲苯中所測吸收光譜；PbS-IV 是在配體 ODPA+CdCl2+OLA 的情況下合成得到的 PbS 在離心清洗吹干后溶解于甲苯中所測吸收光譜�？梢园l(fā)現(xiàn) PbS-II 即在配體 OPA+CdCl2+OLA 的情況下合成

圖 2-2 不同配體的 PbS 膠體量子點的 TEM 圖Fig. 2-2 TEM image of PbS CQDs in different ligands. TEM = transmission electronmicroscope.2.4 超越單結(jié)限制的 CQD 太陽能電池概念自 2005 年首次器件演示以來，在開發(fā) CQD 太陽能電池方面取得了很大進展。科研工作者們已經(jīng)取得了包括被認(rèn)為有 Shockley-Queisser（ 肖克利-奎伊瑟）能量轉(zhuǎn)換效率極限的傳統(tǒng)單結(jié)結(jié)構(gòu)在內(nèi)的之前所有描述的結(jié)構(gòu)的進步。CQD 作為光伏材料的主要潛在應(yīng)用之一是通過利用離散能帶結(jié)構(gòu)以及 CQD 材料提供的量子尺寸效應(yīng)可調(diào)性來實現(xiàn)在太陽能電池里先進影響的可能性。接下來的部分描述了使用 CQD 來超越在太陽能電池概念中的肖克利-奎伊瑟極限的幾項努力嘗試。2.4.1 多結(jié) CQD 太陽能電池

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前5條

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本文編號：2743480