發(fā)布時(shí)間：2020-03-22 21:13

【摘要】：透明導(dǎo)電電極因其透明度高、電導(dǎo)率好而廣泛應(yīng)用于光伏器件、觸摸屏、液晶顯示器(LCDs)、有機(jī)發(fā)光二極管(OLEDs)等。氧化銦錫(ITO)是目前在光電器件中應(yīng)用最為廣泛的一類電極材料,但因其價(jià)格高,銦資源短缺以及脆性等因素而急需替代。光伏器件的頂電極多采用真空蒸鍍的方法制備,這種鍍膜的方法所使用的設(shè)備昂貴,制備器件耗時(shí),而且會(huì)造成材料的浪費(fèi),這在很大程度上提高了光伏器件的成本。全溶液法制備光伏器件有很大前景:一是會(huì)降低材料浪費(fèi)從而降低材料成本,二是工藝簡單,三是可實(shí)現(xiàn)大面積制備。而印刷電極則是實(shí)現(xiàn)全溶液法制備光伏器件的關(guān)鍵技術(shù)。銀納米線透明導(dǎo)電薄膜與ITO等其它透明電極在相同透光率的情況下可以保持方阻最低,彎折性能優(yōu)異,且具有成本優(yōu)勢,所以被認(rèn)為是最有潛力的下一代透明電極。本論文以實(shí)現(xiàn)噴墨打印制備銀納米線作為鈣鈦礦光伏電池的透明電極為目標(biāo),優(yōu)化噴墨打印工藝制備高透高導(dǎo)銀納米線透明導(dǎo)電薄膜并將其用于鈣鈦礦太陽能電池。具體包括以下兩個(gè)方面系統(tǒng)的開展研究內(nèi)容:(1)噴墨打印銀納米線的制備及其在半透明鈣鈦礦太陽能電池中的應(yīng)用。首先,對(duì)銀納米線的尺寸、墨水溶劑及濃度進(jìn)行了篩選,隨后對(duì)噴墨打印的脈沖波形,點(diǎn)間距以及基底加熱溫度等參數(shù)進(jìn)行了工藝的優(yōu)化,最后將最優(yōu)墨水確定為:異丙醇溶劑的銀納米線,直徑為35 nm,長度為20μm,濃度為1mg/m L。打印點(diǎn)間距為60μm,基底加熱溫度為40℃。在上述結(jié)果的基礎(chǔ)上對(duì)噴墨打印制備的銀納米線透明薄膜的電導(dǎo)率、透過性及墨水對(duì)器件薄膜的影響進(jìn)行了系統(tǒng)研究,最后在半透明鈣鈦礦太陽能電池上層印刷制備銀納米線電極。研究結(jié)果表明,印刷制備銀線頂電極的過程中界面層起到至關(guān)重要的作用,當(dāng)將銀納米線直接打印在富勒烯電子傳輸層(PC61BM)上時(shí),由于溶劑侵蝕作用,銀離子會(huì)和鈣鈦礦中的鹵素離子發(fā)生反應(yīng),從而使器件效率很低。而在PC61BM傳輸層上引入一層陰極界面修飾層聚乙酰亞胺(PEI),可有效降低PC61BM與銀納米線電極間的注入勢壘,更重要的是,PEI會(huì)抑制打印過程中下層薄膜對(duì)銀納米線的化學(xué)腐蝕,因而大幅度的改善了器件性能和穩(wěn)定性,最終獲得了效率為14.2%,可見光范圍內(nèi)透過率為21.2%的半透明鈣鈦礦電池。(2)噴墨打印銀納米線底電極的制備及其在柔性鈣鈦礦太陽能電池中的應(yīng)用。本文分別在柔性以及剛性基底上制備了銀納米線電極,并對(duì)不同打印參數(shù)下的電極進(jìn)行了表征,選擇了最優(yōu)的銀納米線透明導(dǎo)電薄膜。為了改善銀納米線的粗糙度并抑制鹵素離子與銀納米線的反應(yīng),分別選擇了m-PH1000(modified-PEDOT:PSS Clevious PVP AI PH1000)和m-FCE(modified-PEDOT:PSS Clevious PVP AI FCE)修飾銀納米線,該層的引入極大的提升了柔性鈣鈦礦太陽能的性能,最終獲得的光電轉(zhuǎn)換效率為13%,在此基礎(chǔ)上,底電極和頂電極全部采用噴墨打印的方法制備了柔性鈣鈦礦太陽能電池,真正意義上實(shí)現(xiàn)了全溶液法制備鈣鈦礦太陽能電池,最終獲得了10.4%的光電轉(zhuǎn)換效率。
【圖文】：

作為物理參數(shù)來比較。為了定義 I-V 特性曲線的相關(guān)方程，我路。最簡單的描述即是理想狀態(tài)下，太陽能電池等效為一個(gè)非對(duì)稱非線性的電阻元件即理想二極管。然而，，在實(shí)際情況若干因素而損失，如半導(dǎo)體與金屬電極的接觸會(huì)導(dǎo)致連接處電件的邊緣部分會(huì)導(dǎo)致電流的泄漏，缺陷也會(huì)致使電流的泄漏針孔缺陷的形成。這兩種影響可分別用寄生電阻來表示：串聯(lián)阻 Rsh。圖 1.1 (a)和 1.1 (b)分別是理想太陽能電池的等效電路等效電路。故而 Jsc 方程可以表示為( )0h( ) sc ( 1)e V JARsKbTSV JARsJ V J J eAR 表器件活性區(qū)域的面積。從這里可以看出，若 Rs h 1， Rs 得到理想太陽能電池的方程：0( ) sc ( 1)eVKbTJ V J J e

圖 1.2 (a) 鈣鈦礦太陽能電池的 I-V 輸出特性曲線(b) 光照下 J-V 曲線上光致電流誘導(dǎo)下暗態(tài)特性轉(zhuǎn)移示意圖Figure 1.2 (a) I-V characteristic curve of a well performing solar cell. (b) Schematics of the shiftfrom the dark characteristic induced by the photogenerated current on the J-V curve underillumanation1.3 鈣鈦礦太陽能電池的特點(diǎn)與研究進(jìn)展PSCs 用的鈣鈦礦型材料，其結(jié)構(gòu)簡式為 ABX3，A是有機(jī)陽離子如：CH3NH3+(MA+)或者 NH2CHNH2+(FA2+)，B 代表 Pb2+或者 Sn2+，X 是鹵素離子：Cl-，Br-或者 I-）。這些吸光層具備很多優(yōu)異的性能，如帶隙可調(diào)，吸光系數(shù)高，載流子擴(kuò)散速度快擴(kuò)散距離長，可溶液加工，成本低等。所有這些優(yōu)異的性能使這種材料有希望實(shí)現(xiàn)制備低成本高效的鈣鈦礦太陽能電池。有機(jī)無機(jī)雜化鉛鹵鈣
【學(xué)位授予單位】：上海大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TM914.4

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 張偉;;噴墨打印技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀[J];染料與染色;2005年06期

2 倪萌,M K Leung,K Sumathy;太陽能電池研究的新進(jìn)展[J];可再生能源;2004年02期

本文編號(hào)：2595631