【摘要】：太陽能作為潔凈可再生的綠色能源是目前有效解決能源危機(jī)、環(huán)境污染等嚴(yán)重問題的途徑之一。太陽能電池是一種可以直接將光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置,目前已受到人們的廣泛重視。硅-有機(jī)雜化太陽能電池因結(jié)合了有機(jī)物可溶液制備與加工的特點(diǎn)以及可兼容傳統(tǒng)硅工業(yè)的特性而引起了科學(xué)家們的廣泛興趣。在諸多有機(jī)物薄膜中,因聚3,4-乙撐二氧噻吩:聚苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)具有高導(dǎo)電性、良好透光性等特性,使得硅/PEDOT:PSS光伏電池成為科學(xué)家們的研究熱點(diǎn)。但硅/PEDOT:PSS電池的穩(wěn)定性比較差,其原因在于PEDOT:PSS薄膜中-PSS結(jié)構(gòu)具有很強(qiáng)的吸水性,導(dǎo)致膜的性能不穩(wěn)定,同時(shí)加速硅表面氧化層的形成,且PEDOT:PSS溶液酸性強(qiáng),會在制備過程中易損傷硅表面。硅納米線陣列(SiNWs)具有優(yōu)異的陷光性和電荷傳輸性能,被廣泛應(yīng)用于高效、低成本的硅/PEDOT:PSS雜化太陽能電池的制備,但SiNWs結(jié)構(gòu)密集,不利于具有較大分子結(jié)構(gòu)的PEDOT:PSS溶液的滲透。且SiNWs比表面積大,表面缺陷態(tài)多,嚴(yán)重遏制了SiNWs/PEDOT:PSS雜化太陽能電池性能。為此,本論文采用簡單且成本低的電化學(xué)法聚合制備PEDOT薄膜,構(gòu)建了一系列的硅/PEDOT雜化太陽能電池并對其改性,旨在提高器件穩(wěn)定性和效率,主要研究工作如下:1.實(shí)驗(yàn)采用恒電流法,在平面硅表面電化學(xué)聚合PEDOT薄膜,并初次構(gòu)建了平面硅/PEDOT雜化太陽能電池。實(shí)驗(yàn)研究了不同電鍍時(shí)間對薄膜以及電池性能的影響,并在此基礎(chǔ)上對硅/PEDOT雜化電池進(jìn)行了一系列的改性。研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)PEDOT薄膜經(jīng)過H_2PtCl_6乙醇溶液處理后,平面硅/PEDOT雜化電池的轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換效率能達(dá)到7.36%。效率的提高主要是因?yàn)镠_2PtCl_6高溫加熱生成了高功函的Pt納米顆粒,增加了PEDOT膜的功函數(shù),同時(shí)降低了薄膜的方塊電阻,這兩者均有利于改善電荷在電池中分離和傳輸。與傳統(tǒng)的硅/PEDOT:PSS雜化太陽能電池相比,硅/PEDOT雜化電池在空氣中放置10天后效率仍能保持原來的90%,表現(xiàn)出更好的穩(wěn)定性,為制備低成本、高效、穩(wěn)定的硅-有機(jī)雜化電池提供了可能。2.實(shí)驗(yàn)采用簡單的且對人體無害的物理超聲方法來控制SiNWs的稀疏程度,該方法不僅能減少SiNWs的比表面積,降低SiNWs的表面缺陷態(tài),還能保持SiNWs良好的陷光性。當(dāng)SiNWs超聲10min時(shí)SiNWs性能最好。利用EDOT單體體積小易滲透到納米線底部的優(yōu)點(diǎn),在SiNWs表面電鍍PEDOT膜,制備了SiNWs/PEDOT雜化太陽能電池,測試結(jié)果顯示,電池的效率只有4.25%,遠(yuǎn)低于平面硅/PEDOT太陽能電池,其原因在于電鍍的PEDOT在SiNWs表面成膜性較差,極大的限制了電池的轉(zhuǎn)化效率。3.由于電鍍PEDOT膜在SiNWs表面成膜性差,實(shí)驗(yàn)在PEDOT薄膜表面旋涂了一層PEDOT:PSS薄膜,以提高電池的轉(zhuǎn)化效率,實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)電池的轉(zhuǎn)化效率可以提高到13.1%,而實(shí)驗(yàn)制備的傳統(tǒng)的SiNWs/PEDOT:PSS電池轉(zhuǎn)換效率只有10.7%,電池的轉(zhuǎn)化效率增加了22.4%(10.7%vs 13.1%),其原因在于電鍍PEDOT膜能有效改善SiNWs和PEDOT:PSS薄膜的界面接觸,極大的降低了電池的串聯(lián)電阻。這為制備高效的SiNWs雜化太陽能電池提供了一種新方法。
【圖文】：

江 蘇 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文PCE = = = 可以看出，PCE 與電池 Voc、 Jsc和 FF 均有關(guān)，只要知2），根據(jù)電池 J-V 曲線就能算出 PCE。子效率（EQE）也是衡量電池器件性能好壞的一個(gè)重是太陽能電池器件將入射光光子轉(zhuǎn)換成外部電流的能復(fù)合情況。公式表示為:E = × 100% =1240× ( 2 ) ( 2 ) ( )× 100% ， λ 表示入射光波長； 表示器件中注入的光的電子數(shù)。

與太陽能光譜很匹配，光吸收波長可達(dá) 1160nm，因換效率較高。1999 年澳大利亞新南威爾士大學(xué)公布的在標(biāo)池的光電轉(zhuǎn)換效率就已達(dá)到 24.7%[17]，非常接近其理論極 2015 年實(shí)驗(yàn)室報(bào)道的電池最高轉(zhuǎn)換效率為 25.6%[9]。晶硅的技術(shù)，而且硅材料無毒無害且性質(zhì)穩(wěn)定，因此被大規(guī)模的提升和相關(guān)技術(shù)的成熟，晶硅電池成本也在相應(yīng)的下降太空發(fā)展到人們的日常生活中。由于多種電池改性技術(shù)的面制絨和表面鈍化技術(shù)，目前商業(yè)化晶硅電池的效率已突同一時(shí)間點(diǎn)，松下和美國 SunPower 公司已經(jīng)獨(dú)立認(rèn)證了率分別為 25.6%和 25.2%。國內(nèi)天合光能最近報(bào)道的晶硅然晶硅太陽能電池較其他光伏電池具有較大的商業(yè)競爭力造工藝復(fù)雜，制備條件苛刻，，消耗較大的人力物力，成本晶和非晶硅太陽能電池也被研究和應(yīng)用。
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：O633.5;TM914.4

【參考文獻(xiàn)】

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1 孔慧;熊勝虎;;全球光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢分析[J];太陽能;2009年06期

2 崔鳳;任希鋒;;環(huán)境能源危機(jī)與中國新型工業(yè)化道路[J];遼東學(xué)院學(xué)報(bào)(社會科學(xué)版);2007年05期

3 張玉新;試談能源危機(jī)和解決的方法[J];應(yīng)用能源技術(shù);2003年04期

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本文編號：2648506