【摘要】：溶液加工法制備太陽(yáng)能電池具有操作簡(jiǎn)單,可大面積生產(chǎn),成本低廉等優(yōu)點(diǎn),吸引了世界各國(guó)科研工作者們的廣泛關(guān)注。然而,在制備器件的過程中,絕大多數(shù)情況下涉及使用高毒溶劑,如氯仿、甲苯等,對(duì)環(huán)境帶來不利的影響。因此,發(fā)展水溶液加工法制備太陽(yáng)能電池具有重要意義。雖然以水溶液作為溶劑制備納米晶太陽(yáng)能電池具有清潔無毒和廉價(jià)等優(yōu)勢(shì),其性能也在不斷提升,但是器件多年來一直存在漏電流較大,載流子易在界面復(fù)合的問題,嚴(yán)重限制了其發(fā)展。為了解決上述問題,本論文主要開展了以下兩個(gè)方面的工作:(1)水相操作法構(gòu)筑摻雜絕緣聚合物的納米晶太陽(yáng)能電池。我們將熱穩(wěn)定性良好的聚乙烯吡咯烷酮(poly(vinyl pyrrolidone),PVP)摻雜到水溶性的CdTe納米晶中,制備了水相絕緣聚合物摻雜的PVP:CdTe納米晶太陽(yáng)能電池,電池結(jié)構(gòu)為ITO/TiO_2/CdTe/PVP:CdTe/MoO_3/Au。通過調(diào)控PVP與CdTe的比例,使器件達(dá)到了4.60%的光電轉(zhuǎn)化效率,優(yōu)于同等條件下的純CdTe納米晶器件。通過對(duì)器件進(jìn)行深入的機(jī)理研究,發(fā)現(xiàn)PVP的引入填補(bǔ)了納米晶之間的空隙,抑制了漏電流的產(chǎn)生;同時(shí),PVP的存在減小了CdTe與空穴傳輸層MoO_3之間的表面接觸面積,抑制了界面處載流子的復(fù)合,從而提高了器件的整體性能。引入過量的PVP會(huì)阻礙載流子的傳輸,從而導(dǎo)致器件性能下降,因此我們進(jìn)一步系統(tǒng)地研究了活性層厚度與PVP含量之間的依賴關(guān)系,發(fā)現(xiàn)薄的活性層器件所需要PVP的量更多,而厚的活性層器件只需要少量的PVP,即可達(dá)到預(yù)期效果。(2)水相操作法構(gòu)筑摻雜絕緣聚合物的納米晶體相異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池。在(1)的基礎(chǔ)上,為進(jìn)一步提高器件的性能,將電子傳輸層由TiO_2改成ZnO,并且在電子傳輸層和活性層之間引入了ZnO:CdTe體相異質(zhì)結(jié)層,構(gòu)筑了結(jié)構(gòu)為ITO/ZnO/ZnO:CdTe/PVP:CdTe/PVP:CdTe/MoO_3/Au的太陽(yáng)能電池,并將退火溫度提高到400~oC以提高載流子遷移率。通過系統(tǒng)調(diào)控活性層的厚度獲得了5.84%的器件效率,比純CdTe納米晶器件的效率提高了58.7%。深入的機(jī)理研究表明,構(gòu)筑的ZnO:CdTe體相異質(zhì)結(jié)層將耗盡區(qū)寬度從150 nm延長(zhǎng)到174 nm,提高載流子傳輸速率并有效促進(jìn)載流子的提取,從而提升了器件性能。這個(gè)光電轉(zhuǎn)化效率目前是基于絕緣聚合物修飾的納米晶太陽(yáng)能電池的最高效率。
【學(xué)位授予單位】：東北師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TM914.4
【圖文】：

并且與純 CdTe 納米晶器件進(jìn)行對(duì)比。圖 4.4d 給出了器件 J-V 曲線。其中 B 器件的 PCE，Voc，Jsc和 FF 相應(yīng)的參數(shù)分別為 5.84 cm-2和 54.1%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于 A 器件的光電轉(zhuǎn)換效率（3.68%），提高了 性 能 參 數(shù) 總 結(jié) 在 表 4.1 中 。 器 件 性 能 的 提 高 主 要 源 于VP:CdTe/PVP:CdTe 的成功制備。隨后，我們對(duì)活性層的形貌及結(jié)性層的形貌和結(jié)構(gòu)PVP:CdTe 薄膜的形貌與結(jié)構(gòu)們對(duì)摻雜 PVP 的活性層 PVP:CdTe 薄膜的形貌進(jìn)行了表征。如圖 4火下的純 CdTe 納米晶薄膜顯示的表面粗糙度（RMS）為為 6.25 n糙度減小至 2.04 nm。這可能是 PVP 填補(bǔ)了納米晶空隙，使薄膜表00oC 退火下的 CdTe 納米晶薄膜和 PVP:CdTe 薄膜的 RMS 值分別為表明微量分解的 PVP 可能仍然起到了填補(bǔ)納米晶之間空隙的作用說明在本章中 PVP 同樣抑制了漏電流的產(chǎn)生。

36 Vincurves and (b) EQE curves of the PHJ and BHJ deness.電容電壓（C-V）測(cè)量獲得 B 器件中的耗盡區(qū)域。從，零偏壓下的電容減小。耗盡區(qū)域的寬度可以通過以W= εε0A/C0的寬度，ε 為 CdTe 的介電常數(shù)（10），ε0為真空介電

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 董翠芝;張麗芳;崔志敏;劉麗妹;張慶軍;;微乳液法制備CdTe納米顆粒的表征[J];山東陶瓷;2010年01期

本文編號(hào)：2773496