本文關(guān)鍵詞：納米ZnO在有機(jī)溶劑中的分散處理及其在有機(jī)太陽電池中的應(yīng)用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近年來,隨著全球光伏產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,以及日益嚴(yán)重的環(huán)境問題,有機(jī)薄膜太陽電池受到人們廣泛關(guān)注。與單晶硅、多晶硅以及多晶體薄膜太陽電池相比,有機(jī)薄膜太陽電池具有溶液可加工性、成本低、柔性、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn),所以從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看,有機(jī)薄膜太陽電池將會(huì)成為光伏電池的主流產(chǎn)品。當(dāng)前,有機(jī)薄膜太陽電池的光電性能遠(yuǎn)比無機(jī)太陽電池低。因此,如何提高有機(jī)太陽電池的光電性能值得研究。其中,納米ZnO由于具有光透率高、環(huán)境穩(wěn)定性好、制備簡(jiǎn)便、成本低、結(jié)晶溫度低、載流子遷移率高以及能夠顯著提高有機(jī)太陽電池光電效率等優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛研究。本文采用低溫溶劑熱法,合成出粒徑大小為4nm左右的納米ZnO粒子,運(yùn)用溶解度參數(shù)理論將其分散在有機(jī)溶劑中制成ZnO溶液。最后,用此ZnO溶液制造出倒置有機(jī)太陽電池器件和正置有機(jī)太陽電池器件。具體研究工作如下：(1)采用低溫溶劑熱法在65℃溫度下合成出了粒徑為4nm左右的納米ZnO粒子,通過X射線衍射儀(XRD)分析了其物相、透射電鏡(TEM)表征了ZnO的形貌大小。然后運(yùn)用溶解度參數(shù)理論,總結(jié)出一種溶解度參數(shù)的數(shù)學(xué)計(jì)算方法,并將其應(yīng)用到納米ZnO粒子的分散實(shí)驗(yàn)中。用PL光譜、紫外光譜儀、原子力顯微鏡(AFM)測(cè)試方法對(duì)分散處理之后的ZnO薄膜表征,找到了最佳的溶劑配比,同時(shí)也驗(yàn)證了溶解度參數(shù)數(shù)學(xué)計(jì)算方法的正確性。通過這種方法,我們提供了一種簡(jiǎn)便、高效率、環(huán)保的配置無機(jī)納米有機(jī)溶液的方法,為后面制作有機(jī)太陽電池以及共混太陽電池提供了最佳的納米ZnO有機(jī)溶液。(2)利用溶解度參數(shù)理論方法制備出了一種簡(jiǎn)便的新ZnO電子傳輸層,并將其應(yīng)用于倒置有機(jī)薄膜太陽電池中,制備出了高效率的電池器件。該方法不需要其他類似表面活性劑材料修飾ZnO納米粒子,而僅僅是通過運(yùn)用溶解度參數(shù)理論調(diào)節(jié)ZnO納米溶液的極性與非極性溶劑比例及種類來制備出較好質(zhì)量的ZnO納米薄膜。通過原子力顯微鏡(AFM)測(cè)試,可知所制備的ZnO電子傳輸層薄膜具有較低的粗糙度和較高致密度。該薄膜應(yīng)用于倒置器件,能夠顯著降低倒置器件漏電流、降低并聯(lián)電阻、促進(jìn)電子收集,而最終提高了電池器件效率。優(yōu)化后的ZnO薄膜作為電子傳輸層的器件的最高的光電轉(zhuǎn)換效率PCE為2.55%。(3)利用有機(jī)溶劑共混的方法制備出了簡(jiǎn)便的正置有機(jī)無機(jī)雜化太陽電池器件。所制備的以P3HT:ZnO薄膜作為雜化活性層體系的器件的開路電壓最好達(dá)到0.61V,填充因子最好達(dá)到0.46,器件的光電轉(zhuǎn)換效率PCE為0.6%。通過對(duì)P3HT薄膜以及共混結(jié)構(gòu)P3HT:ZnO薄膜的透射光譜分析可知,隨著ZnO的加入,吸收光譜在600 nm處出現(xiàn)明顯的肩峰。另外,使用ZnO作為電子傳輸層時(shí),在真空蒸鍍電極Al的過程中,形成了Al-ZnO晶格相,這種結(jié)構(gòu)對(duì)電子的收集是有益的。
【關(guān)鍵詞】：氧化鋅 有機(jī)太陽電池 電子傳輸層 溶解度參數(shù)
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM914.4;O614.241
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-14
• 第一章 緒論14-25
• 1.1 太陽電池的研究背景和發(fā)展現(xiàn)狀14-16
• 1.2 太陽電池的基本原理和表征分析16-20
• 1.2.1 太陽電池的基本原理16-17
• 1.2.2 太陽電池的表征17-19
• 1.2.3 太陽電池的等效電路19-20
• 1.3 有機(jī)聚合物薄膜太陽電池20-21
• 1.4 納米ZnO作為電子傳輸層在有機(jī)聚合物薄膜太陽電池中的應(yīng)用21-23
• 1.4.1 ZnO在正置結(jié)構(gòu)中的界面作用21-22
• 1.4.2 ZnO在倒置結(jié)構(gòu)中的界面作用22
• 1.4.3 ZnO界面修飾的實(shí)驗(yàn)方法22-23
• 1.5 納米ZnO作為受體材料在有機(jī)聚合物薄膜太陽電池中的應(yīng)用23-24
• 1.6 本論文的研究?jī)?nèi)容24-25
• 第二章 納米ZnO的制備、表征以及其在有機(jī)溶劑中的分散25-39
• 2.1 前言25-26
• 2.2 納米ZnO粒子的制備26-28
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備與試劑26-27
• 2.2.2 納米ZnO粒子的合成27-28
• 2.3 溶解度參數(shù)28-29
• 2.4 納米ZnO在二元混合溶劑下的溶解度參數(shù)問題29-31
• 2.5 納米ZnO粒子的分散及薄膜的制備31-32
• 2.6 結(jié)果與討論32-38
• 2.6.1 納米ZnO粒子的形貌表征(TEM)32-33
• 2.6.2 納米ZnO的XRD表征33-34
• 2.6.3 納米ZnO的PL光譜34-35
• 2.6.4 ZnO薄膜的表面粗糕度（AFM)表征35-37
• 2.6.5 ZnO薄膜的吸收和透射光譜37-38
• 2.7 本章小結(jié)38-39
• 第三章 分散處理的納米ZnO作為陰極修飾層在倒置有機(jī)太陽電池中的應(yīng)用39-50
• 3.1 前言39-40
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分40-43
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)儀器與試劑40-41
• 3.2.2 器件的制備41-42
• 3.2.3 器件的測(cè)試42-43
• 3.3 結(jié)果與討論43-49
• 3.3.1 器件結(jié)構(gòu)與能級(jí)圖43-44
• 3.3.2 甲醇與二氯苯不同配比分散ZnO的器件性能分析44-47
• 3.3.3 四組混合溶劑分散ZnO的器件性能分析47-49
• 3.4 本章小結(jié)49-50
• 第四章 分散處理的納米ZnO作為電子受體在正置有機(jī)太陽電池中的應(yīng)用50-59
• 4.1 前言50-51
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分51-53
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)儀器與試劑51
• 4.2.2 器件的制備51-53
• 4.2.3 器件的測(cè)試53
• 4.3 結(jié)果與討論53-58
• 4.3.1 器件結(jié)構(gòu)與能級(jí)圖53-54
• 4.3.2 ZnO與P3HT分層結(jié)構(gòu)異質(zhì)結(jié)正置結(jié)構(gòu)器件54-55
• 4.3.3 ZnO與P3HT共混結(jié)構(gòu)異質(zhì)結(jié)正置結(jié)構(gòu)器件55-58
• 4.4 本章小結(jié)58-59
• 第五章 結(jié)論與展望59-61
• 5.1 結(jié)論59-60
• 5.2 展望60-61
• 參考文獻(xiàn)61-69
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文69-71
• 致謝71

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：納米ZnO在有機(jī)溶劑中的分散處理及其在有機(jī)太陽電池中的應(yīng)用，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：460938