本文關(guān)鍵詞：氧化石墨烯及其復(fù)合材料對有機(jī)太陽能電池界面修飾研究

  更多相關(guān)文章： GO 復(fù)合材料 空穴傳輸層 電子傳輸層 鈣鈦礦 有機(jī)太陽能電池

【摘要】：石墨烯具有十分卓越的物理、化學(xué)性質(zhì),近年來受到越來越多的關(guān)注。氧化石墨烯(GO)及其復(fù)合材料,作為石墨烯的衍生物,經(jīng)過一定處理后具有的優(yōu)良半導(dǎo)體性質(zhì)使其在有機(jī)太陽能電池界面修飾領(lǐng)域具有很大研究應(yīng)用潛力。由于傳統(tǒng)的有機(jī)太陽能電池界面修飾材料PEDOT:PSS(聚3,4-乙撐二氧噻吩,PSS是聚苯乙烯磺酸鹽)一般有吸濕性、酸性以及不均勻電學(xué)性能等缺點,而GO在空氣中較為穩(wěn)定,此外,GO超薄薄膜易與有機(jī)太陽能電池活性層P3HT(聚3-己基噻吩,poly 3-hexylthiophene):PCBM(富勒烯衍生物,[6,6]-phenyl-C61-butyric acid methyl ester)良好接觸。本論文利用一種簡單易行且對環(huán)境友好的制備方法制備GO以及GO復(fù)合材料應(yīng)用于有機(jī)太陽能界面修飾。具體工作內(nèi)容如下:(1)GO作為空穴傳輸層(HTL)及氧化鈦納米粒子(TiO_2 NPs)作電子傳輸層(ETL)修飾有機(jī)太陽能電池界面:本工作對傳統(tǒng)的GO制備方法以及水熱法制備TiO_2 NPs進(jìn)行了改進(jìn),將兩種材料同時應(yīng)用于有機(jī)太陽能電池并制備結(jié)構(gòu)為ITO/GO/P3HT:PCBM/TiO_2 NPs/Al的電池,本工作用原子力顯微鏡(Atomic Force Microscopy,AFM)表征電池各層薄膜的表面形貌,還引入了阻抗分析和Mott-Schottky分析解釋了有機(jī)太陽能電池的界面電阻變化,獲得了與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相近的電池效率(3.37%)以及更優(yōu)異的電池穩(wěn)定性(在高濕度環(huán)境下,180 h僅衰減至60%)。(2)還原后的GO(RGO)與TiO_2NPs的復(fù)合材料作ETL修飾有機(jī)太陽能電池界面:采用電化學(xué)沉積的方法合成了RGO作為參照,使用AFM、SEM等表征手段表征電池薄膜的表面形貌,并通過電化學(xué)性能測試手段測試了薄膜形成過程,在再采用一種新型的水熱法制備RGO-TiO_2 NPs復(fù)合材料,進(jìn)行了一系列的表征,制備了結(jié)構(gòu)為ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PCBM/RGO-TiO_2 NPs/Al的電池,取得了1.62%的效率。(3)GO作為HTL在鈣鈦礦太陽能電池中的應(yīng)用:本工作將GO應(yīng)用到鈣鈦礦太陽能電池中,證實GO能夠替代鈣鈦礦太陽能電池傳統(tǒng)的空穴材料,制備可工作的鈣鈦礦太陽能電池,為得到更適合作為電池材料的鈣鈦礦薄膜,采用AFM表征手段表征了兩種不同的鈣鈦礦薄膜信息,并通過測試其紫外吸收光譜信息,證實其與理論值較為匹配的能帶寬度,通過比較不同方法合成鈣鈦礦薄膜的合成過程,分別將GO應(yīng)用于兩種鈣鈦礦電池中,優(yōu)化出最佳電池效率為1.2%。
【關(guān)鍵詞】：GO 復(fù)合材料 空穴傳輸層 電子傳輸層 鈣鈦礦 有機(jī)太陽能電池
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-23
• 1.1 引言10-12
• 1.1.1 太陽能電池概述10-11
• 1.1.2 有機(jī)太陽能界面修飾材料11-12
• 1.2 有機(jī)太陽能電池基本結(jié)構(gòu)及工作原理12-14
• 1.3 有機(jī)太陽能電池基本性能參數(shù)14-16
• 1.4 有機(jī)太陽能電池基本制備流程及表征技術(shù)16-20
• 1.4.1 ITO玻璃的處理16
• 1.4.2 活性層的制備16-18
• 1.4.3 金屬負(fù)極的制備18
• 1.4.4 界面修飾層的制備18-19
• 1.4.5 有機(jī)太陽能電池表征技術(shù)19-20
• 1.5 本論文研究內(nèi)容20-23
• 第2章 GO和TiO_2NPs共修飾有機(jī)太陽能電池界面23-35
• 2.1 引言23-24
• 2.2 實驗部分24-26
• 2.2.1 實驗試劑和主要儀器設(shè)備24-25
• 2.2.2 GO的制備25
• 2.2.3 TiO_2 NPs的制備25
• 2.2.4 有機(jī)太陽能電池器件的制備25-26
• 2.3 結(jié)果與討論26-33
• 2.3.1 GO及其他薄膜層形貌表征26-29
• 2.3.2 有機(jī)太陽能電池器件性能測試29-30
• 2.3.3 有機(jī)太陽能電池界面電容分析和界面阻抗分析30-32
• 2.3.4 有機(jī)太陽能電池穩(wěn)定性測試32-33
• 2.4 小結(jié)33-35
• 第3章 RGO-TiO_2NPs復(fù)合材料作ETL修飾有機(jī)太陽能電池界面35-44
• 3.1 引言35-36
• 3.2 實驗部分36-38
• 3.2.1 實驗試劑和主要儀器設(shè)備36-37
• 3.2.2 新型水熱法合成RGO-TiO_2NPs材料37
• 3.2.3 電化學(xué)沉積法合成RGO材料37
• 3.2.4 有機(jī)太陽能電池的制備37-38
• 3.3 結(jié)果與討論38-42
• 3.3.1 RGO電化學(xué)性能表征38-39
• 3.3.2 RGO薄膜的SEM表征，，RGO-TiO_2NPs的AFM表征39-40
• 3.3.3 不同還原程度RGO-TiO_2NPs紅外光譜表征40-41
• 3.3.4 有機(jī)太陽能電池光電性能表征41-42
• 3.4 小結(jié)42-44
• 第4章 GO作為HTL在鈣鈦礦太陽能電池中的應(yīng)用44-54
• 4.1 引言44-45
• 4.2 實驗部分45-48
• 4.2.1 實驗試劑和主要實驗設(shè)備45-46
• 4.2.2 一步法合成鈣鈦礦材料46-47
• 4.2.3 二步法合成鈣鈦礦材料47
• 4.2.4 GO-鈣鈦礦太陽能電池的制備47-48
• 4.3 結(jié)果與討論48-52
• 4.3.1 鈣鈦礦的AFM形貌表征48-50
• 4.3.2 鈣鈦礦XRD表征50
• 4.3.3 鈣鈦礦透光性以及紫外吸收表征50-51
• 4.3.4 GO-鈣鈦礦太陽能電池的光電性能表征51-52
• 4.4 小結(jié)52-54
• 結(jié)論54-55
• 展望55-56
• 參考文獻(xiàn)56-63
• 附錄A 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文以及專利63-64
• 致謝64-65

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 楊勇輝;孫紅娟;彭同江;;石墨烯的氧化還原法制備及結(jié)構(gòu)表征[J];無機(jī)化學(xué)學(xué)報;2010年11期

本文編號：1038185