在過去十年間,PbX量子點因其具有高度可調的帶隙、多激子效應以及可溶液法制備,成為一種非常有前途的高效廉價光伏材料,引起了人們的廣泛關注。此外,近紅外光的捕獲能力也使PbX量子點成為構建疊層太陽能電池中背電池的良好選擇。隨著量子點表面鈍化以及器件結構的不斷優(yōu)化發(fā)展,在大幅提高PbX量子點太陽能電池的轉化效率的同時,量子點器件的穩(wěn)定性也取得了長足的進步。到目前為止,文獻中報道的基于PbS量子點太陽能電池的最高效率已經達到了12.0%。但是,要想真正實現(xiàn)量子點太陽能電池的大規(guī)模商業(yè)化生產,仍然存在很多問題。這需要人們對PbX量子點的合成工藝、表面配體工程、器件結構等進行進一步優(yōu)化,從而提升量子點的膠體穩(wěn)定性和器件性能。在本文中,采用目前最高效的配體交換法來制備了兩種PbX量子點太陽能電池,研究合成工藝和表面配體工程對其器件性能的影響,主要內容如下:第一章:PbX量子點太陽能電池的介紹。簡述了量子點的基本性質、PbX量子點太陽能電池的發(fā)展歷程及其性能表征方法。第二章:PbS量子點太陽能電池的液相配體交換工程。采用了一種多重鈍化的方法通過液相配體交換來獲得PbS量子點油墨,使用MPA對傳統(tǒng)的P... 

【文章來源】：蘇州大學江蘇省 211工程院校

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【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．２典型的ＰｂＳ量子點透射電子顯微鏡（ＴＥＭ）圖慄

．－－，Ｖ?３?荈她?ｍ?〇？＂?一＾＾＊５?錄??Ｉ?｜?＾＝ｉ；？??（？＞?§?卜＾ｍｚｚｉｒｉＬ．！??Ｖ—?ｚｉ２＾＿?ｒ？?－－＾Ｖ?－??＿？３．，．ｉ－?ｗ：??＜ｆ?、．，＼＿?—￣＾?％ｎ?ｔｗ＾?＾ｒ?—??々頂叫??、?…＾?卜ｐ、－—ｒ．—ｒ「廣：，”??ＢＯＯ?＼２ｍ?１６００?２００Ｄ?２４００?１０００?１５００?２０００?２５００＾??Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ?（ｎｍ）?Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ?（ｎｍ）??圖１．３?ＰｂＳ和ＰｂＳｅ量子點隨尺寸變化的吸收譜圖。１６??對于光伏器件來說，有效地利用太陽光譜中的所有光子是非常有必要的�？�??慮到大量光＋的波長大于可見范圍，帶隙能在近紅外和中遠紅外Ｒ域高度ｎｊ？調的??材料是我們所需要的。由于量子點的帶隙可以隨著尺寸的改變而發(fā)生變化，因此，??體材料的帶隙在紅外Ｅ域的量子點可以很好地滿足這一要求。ＰｂＳ和ＰｂＳｅ這兩種??鉛硫族量子點是量子點太陽能電池中最常用的材料，他們的體帶隙分別為０．３７?ｅＶ??和０．２６?ｅＶ。１５如圖１．３所示，隨著量子點尺寸的變化，ＰｂＳ和ＰｂＳｅ量子點的第一??激發(fā)峰的位置可以在很大程度上進行調節(jié)，帶隙覆蓋范圍廣。１６它既適用于單結電??池，也適用于串聯(lián)電池。再加上可溶液法制備，量子點被認為是一種非常有前景??的低成木光伏器件材料??１．３?ＰｂＸ量子點太陽能電池的發(fā)展歷程??ＰｂＳ量子點是一種高性能、低成本的太陽能電池材料。在過去的十年中，量??ｒ點太陽能電池的性能提高的原因主要可以分為以下兩類：（１）器件結構的發(fā)展；??（２）對材料理解的進步，尤其是量子點的表面配

丨??鉛硫族最子點的合成及其在太陽能電池中的應用?第一章??分離依賴于量子點／金屬界面上形成的內建電場，成功制備有效的光伏器件。１８??Ｉ一＂??Ｉ??＾?＼??咖?賴?１０００?彳獅?４４０Ｄ??Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ?（ｎｍ）??圖１．４ＰｂＳ量子點的吸收光譜及其肖特基結電池器件結構。１９??如圖１．４所示，肖特基結量子點太陽能電池具冇結構簡中－、制備工藝簡單以及??薄膜界面數(shù)量冇限等優(yōu)點，１７通過對Ｍ子點采用不同的表面配體處理、２１）蒸鍍氟化??鋰（ＬｉＦ）、２１引入氧化物阻擋層２２以及有效的有機電荷傳輸Ｍ，?２３器件效率突破丫??３％，隨后光電轉化效率提高到了?５％以上。１９然而，由于耗盡層內建電場受限于費??米能級介：Ｍ子點和金屬界面的釘扎效應，導致器件的開路電）丨（遠低��？?Ｋ子點的帶??隙，電壓損失較大，限制了肖特基量子點太陽能電池的進一步發(fā)展。５??（２）異質結量子點太陽能電池??受到染料敏化太陽能屯池結構的啟發(fā)，一種用于ｆｔ子點太陽能屯池的異質結??結構被提出。這種異質結量子點太陽能電池的典型結構為：氧化銦錫（丨ＴＯ）或氟??摻雜氧化錫（ＦＴＯ）?／重摻雜的ｎ型寬禁帶半導體（氧化鈦Ｔｉ０２或氧化鋅ＺｎＯ）?／ｐ??型量子點薄膜／高功函的金屬電極（三氧化鉬ＭｏＯｘ／錯Ａ１或銀Ａｇ）。如圖１．５所示，??２４在這種結構屮，ｐ型量子點將與ｎ型寬帶隙的半導體接觸，從而形成ｐ－ｎ結。通??常選用的是重摻雜ｎ型寬帶隙金屬氧化物，盡可能增大在ｐ－ｎ結處的耗盡層寬度，??從而覆蓋整個量Ｔ點的吸光層，增加對光生載流子的收集效率。Ｗ此，泣子點層??中的光生電Ｔ空穴對被分離，分別傳輸?shù)浇饘傺趸锖徒?


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