基于ZnO有機無機復合太陽能電池的研究.pdf

1、由于能源危機，各國投入了大量的人力、財力、物力對太陽能電池這種清潔能源進行研究。目前，有機太陽能電池、無機太陽能電池的研究，已取得一定成果，無機太陽能電池效率高、穩(wěn)定性好，但造價昂貴、工藝復雜；有機太陽能電池效率和穩(wěn)定性雖不及無機太陽能電池，但價格低廉、制備簡單，二者各有優(yōu)缺點。為了集雙方優(yōu)勢于一體，有機無機復合太陽能電池這一概念得以提出，有機無機復合太陽能電池成為一個新的研究熱點。ZnO是一種重要的n型半導體光電材料，毒性小，制備簡單

2、，來源豐富，在太陽能電池研究中受到了廣泛的關注。本論文主要研究了基于ZnO有機無機復合太陽能電池的特性，首先制備了納米ZnO，對相關性質做了探討，進而制備了以其為陰極修飾層、受體材料的太陽能電池器件，并對器件性能進行了分析。主要研究內容分為以下三部分：
　　1、ZnO成型溫度的研究
　　采用溶膠-凝膠法制備ZnO，以穩(wěn)定鋅鹽乙酸鋅為鋅源，配置前驅液。對前驅液進行不同溫度退火，經表征確定ZnO的最低成型溫度為120℃。將其作為

3、陰極修飾層用于電池中，制備了ITO/PEDOT：PSS/P3HT：PCBM/ZnO/Al結構的器件，結果表明ZnO層的加入能增大短路電流和填充因子，有效提高器件性能。以5000r/min速度旋涂ZnO前驅液時有最高的光電轉換效率，電流由原來的6.02mA/c㎡提高到6.69mg/c㎡，填充因子由35.4％提高到42.1％。
　　2、退火溫度對ZnO的影響
　　將ZnO前驅液薄膜在120℃-400℃范圍內退火，觀測形貌，我們發(fā)

4、現(xiàn)隨著退火溫度的升高，ZnO納米顆粒的粒徑逐漸增加，薄膜由連續(xù)變?yōu)椴贿B續(xù)，粗糙度逐漸增大。從ZnO生長機理方面可以解釋為，退火溫度的升高有利于ZnO納米顆粒沿(0001)晶面方向生長。進而制備ZnO納米棒，強化(0001)方向增長。將不同溫度下得到的ZnO納米粒子薄膜和ZnO納米棒用于器件，制備了ITO/ZnO(不同退火溫度)/P3HT/Ag，ITO/ZnO/ZnO nanorod/P3HT/Ag兩種結構的太陽能電池，結果表明隨著退火溫

5、度的增加，ZnO薄膜粗糙度增大，影響ZnO與P3HT、P3HT與Ag電極的接觸面，使得短路電流逐漸增大，開路電壓逐漸減小。
　　3、P3HT：ZnO共混太陽能電池的研究
　　從1中我們知道ZnO的成型溫度為120℃，而且該溫度下得到的ZnO納米結構能有效的用于太陽能電池中。將ZnO前驅液與P3HT溶液共混，制備P3HT：ZnO共混薄膜，ZnO比較均勻分散在P3HT中。將該薄膜用于太陽能電池中，制備ITO/PEDOT：PSS/