首页 > 学术论文

基于氧化锌的倒置结构太阳能电池的性能研究

来源:论文学术网
时间:2024-08-18 22:06:36
热度:

基于氧化锌的倒置结构太阳能电池的性能研究【摘要】:有机太阳能电池(OSCs)由于其在产品制造中具有的轻薄、柔性、易于在低温和非真空环境中大面积制备等特点,展示了其在商业应用中的广阔

【摘要】:有机太阳能电池(OSCs)由于其在产品制造中具有的轻薄、柔性、易于在低温和非真空环境中大面积制备等特点,展示了其在商业应用中的广阔前景。近年来,倒置结构的太阳能电池成为研究热点。这种结构的电池通常把ITO作为阴极,利用高功函数的金属作为阳极,利用半导体氧化物材料作为电子收集层,大大提高了有机太阳能电池在空气的稳定性。我们研究了基于氧化锌(ZnO)纳米结构的倒置太阳能电池的性能,通过旋涂法制备氧化锌纳米结构,成功制备了电池器件,并对结果进行了分析。 1.我们通过溶胶凝胶法在空气中制备了ZnO纳米颗粒结构薄膜,采用XRD、SEM等检测手段分析了ZnO纳米材料的晶体结构和形貌,利用紫外吸收可见光谱及荧光光谱分析了ZnO纳米材料的光学特性。利用纳米颗粒薄膜作为电子传输层,制备了结构为ITO/ZnO/P3HT:PCBM /Ag的太阳能电池器件,器件的最佳效率为0.348%。通过对比不同电极(Al电极或PH500电极)的器件性能,认为ZnO纳米晶表面大量的缺陷和纳米晶之间的界面是造成电子传输障碍的主要因素,因此制约了电池的效率。指出了提高ZnO有机太阳能电池性能的两条路径,第一,通过生长ZnO纳米棒阵列,提高器件的电子传输路径;第二,通过增加电子阻挡层提高空穴传输与电子传输速率的匹配度。 2.我们通过水热法制备了ZnO纳米棒,研究了制备工艺对形貌的控制。通过种子层的密度来控制纳米棒的密度,通过反应时间来控制纳米棒的长度,我们初步得到了长度在100到200纳米之间,间隙为50纳米左右的ZnO垂直整列。利用ZnO纳米棒作为电子传输层,制备了结构为ITO/ZnO/P3HT:PCBM /Ag倒置结构有机太阳能电池。通过改变实验参数和器件结构,最终得到的最佳效率为0.137%。分析了制约器件效率的因素,并提出了提高性能的可行思路。 3.我们利用ZnO纳米颗粒层为电子传输层,利用MoO_3作为电子阻挡层,制备了结构为ITO/ZnO/P3HT:PCBM/MoO_3/Ag的有机太阳能电池器件。我们通过改变热退火温度和控制MoO_3的厚度,在MoO_3层的厚度为2nm时得到了最佳的器件效率。其能量转化效率为达到1.27%,比无MoO_3层的器件性能提高了近3倍。由于倒置结构的优势,该器件的寿命得到明显提高,比传统正置器件寿命提高了6倍。为下一步继续提高器件效率和得到具有优良空气稳定性的太阳能电池器件打下扎实基础。 【关键词】:有机太阳能电池 倒置结构 氧化锌 纳米棒阵列 寿命
【学位授予单位】:天津理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TM914.4
【目录】:
  • 摘要5-6
  • Abstract6-10
  • 第一章 绪论10-14
  • 1.1 引言10-11
  • 1.2 有机太阳能电池11-12
  • 1.3 倒置结构的有机太阳能电池12
  • 1.4 课题的提出12-14
  • 第二章 有机太阳能电池及ZnO 的基本理论14-21
  • 2.1 前言14
  • 2.2 有机太阳能电池结构的进展14-17
  • 2.2.1 单层Schottky 有机太阳能电池15
  • 2.2.2 双层异质结有机太阳能电池15-16
  • 2.2.3 体异质结有机太阳能电池16-17
  • 2.2.4 叠层有机太阳能电池17
  • 2.3 有机太阳能电池参数17-18
  • 2.4 ZnO 的基本性质18-19
  • 2.5 ZnO 的制备方法19-20
  • 2.5.1 气相法19
  • 2.5.2 液相法19-20
  • 2.6 本章小结20-21
  • 第三章 ZnO 纳米颗粒薄膜的制备、表征及应用21-34
  • 3.1 前言21
  • 3.2 实验部分21-23
  • 3.2.1 原料与药品21-22
  • 3.2.2 仪器22
  • 3.2.3 ZnO 纳米薄膜的制备22-23
  • 3.3 表征手段23-26
  • 3.3.1 表面形貌(SEM)23-24
  • 3.3.2 XRD 表征24
  • 3.3.3 光学性能表征24-26
  • 3.4 ZnO 纳米颗粒薄膜在太阳能电池中的应用26-31
  • 3.4.1 ZnO 颗粒层厚度对电池性能的影响26-28
  • 3.4.2 电极材料对器件性能的影响28-29
  • 3.4.3 以PH500 作电极的倒置结构太阳能电池29-31
  • 3.5 倒置结构器件的寿命31-32
  • 3.6 本章小结32-34
  • 第四章 ZnO 纳米棒的形貌控制及在有机太阳能电池中的应用34-45
  • 4.1 前言34
  • 4.2 实验部分34-36
  • 4.2.1 原料与药品34-35
  • 4.2.2 仪器35
  • 4.2.3 ZnO 纳米棒阵列的制备35-36
  • 4.3 表征手段及结果讨论36-39
  • 4.3.1 XRD 表征36
  • 4.3.2 表面形貌(SEM)及结果讨论36-39
  • 4.4 ZnO 纳米棒阵列在有机太阳能电池中应用39-44
  • 4.4.1 器件的制备及性能分析40-43
  • 4.4.2 ITO 玻璃表面电阻随温度的变化规律43-44
  • 4.5 本章小结44-45
  • 第五章 MoO_3阻挡层对有机太阳能电池器件性能的影响45-51
  • 5.1 前言45
  • 5.2 有机太阳能电池的传统结构与倒置结构的对比45-46
  • 5.3 实验部分46-48
  • 5.3.1 原料与药品46
  • 5.3.2 仪器和测试46
  • 5.3.3 光伏器件的制备与表征46-48
  • 5.4 结果分析48-50
  • 5.5 本章小结50-51
  • 第六章 全文总结与展望51-53
  • 6.1 全文总结51
  • 6.2 展望51-53
  • 参考文献53-58
  • 发表论文和科研情况说明58-59
  • 致谢59-60


您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

均相沉淀法合成纳米ZnO及其光催化性能研究    张绍岩,丁士文,刘淑娟,康全影,刘燕朝,丁宇

Analysis and Design of Planar Tunable Inner-Coupling Step Impedance Resonator    

类单晶氧化锌纳米棒的制备与表征    张旭东,邢英杰,奚中和,薛增泉,张蔷,俞大鹏

ZnO纳米结构制备及其器件研究    冯怡;袁忠勇;

纳米ZnO粉末在土壤全氮测定中的催化作用    朱江,周俊,麻英,李燕

在家用微波炉中合成四针状ZnO    田时开;曾葆青;朱锦峰;董建会;

气、光敏材料ZnO的掺杂改性研究    戴护民;桂阳海;

一维氧化锌纳米棒制备技术的最新研究进展    施利毅;马书蕊;冯欣;王少飞;

氧化锌纳米棒的研究进展    孔祥荣;刘琳;邱晨;刘强;郑文君;

脉冲激光沉积制备ZnO纳米棒的研究进展    饶晓俊;梁齐;梁金;安宁宁;汪壮兵;

ZnO纳米结构的CVD制备工艺及其应用    孟华;梁建;赵君芙;赵国英;

水解氧化锌纳米复合结构光催化降解性能研究    丁浩冉;王树林;

废触媒制备活性炭负载氧化锌的结构及其空气净化性能    钱天才;周烈兴;牟雷;

工艺参数对合成ZnO/Ag纳米复合抗菌剂产率的影响    李镇江;郭锋;孟阿兰;李荣先;梁开明;

Cu_xZn_(1-x)O纳米复合物的制备及抗菌性能研究    梁孝锡;郝斌;李良超;陈柯宇;周琴;

水热法制备纳米Cu-Mn-O及其光催化性能    韩艳华;张飞跃;张少龙;李景林;范闽光;李斌;

纳米氧化锌的制备技术现状和发展概况    印万忠;丁亚卓;

连续微波法制备纳米氧化锌及其表征    洪若瑜;李建华;倪静;

纳米ZnO粉体的制备与表面SiO_2包覆改性    洪若瑜;钱建中;缪晨晨;

多元金属硫化物催化剂的控制合成及可见光制氢活性研究    徐招弟

ZnO纳米材料的铝、稀土元素掺杂及其光学和电学性能研究    邹科

粒度对纳米体系相变和化学反应的影响    薛永强

聚合十三铝混凝与纳米二氧化铈光催化氧化联用处理微污染水的研究    李小忠

微米级电气石表面包覆ZnO及其电磁屏蔽性能研究    张晓晖

低维氧化锌结构调控及熔盐辅助技术在纳米材料合成中的应用研究    冯欣

纳米ZnO基气敏元件制备及在易燃、易爆物检测中的应用研究    桂阳海

纳米氧化锌的控制制备及其光催化性能的研究    王辉虎

基于一维纳米材料的气体传感器及其应用研究    孟凡利

具有对称结构的螺旋碳纤维和多枝状碳纤维的制备及生长机理研究    张乾

纳米CeO_2-TiO_2复合介孔材料的制备及性能    张旭

纳米二氧化铈制备、表征及修饰微生物燃料电池阳极的研究    周宁波

UF膜法纳米金属氧化物催化剂制备及其对异丙苯氧化反应的催化性能研究    许炯

基于酶生物传感器检测植物多酚的研究    韩瑞霞

光催化剂的合成及其催化性能研究    李宁

ZnO超长微米线的制备及光学性质的研究    马金雪

稀土硫(氧)化物的热解法制备及其性能研究    马禄彬

膜分散微结构反应器制备纳米氧化锌及介孔氧化锌微球    张春玲

木质素基两性表面活性剂对ZnO纳米晶控制制备    余方丹

本征及掺杂氧化锌的制备和光电性质研究    李世帅

高品质四针状氧化锌晶须的结构及生长机理    戴英,张跃,方圆,黄秀颀,李杰

半导体光催化氧化有机物的研究现状及发展趋势    贺北平,王占生,张锡辉

均相沉淀法合成纳米ZnO及其光催化性能研究    张绍岩,丁士文,刘淑娟,康全影,刘燕朝,丁宇

液相法制备纳米氧化锌的研究(Ⅰ)    刘建本,易保华,肖卓炳,陈德根,陈上,张永康

太阳能-TiO_2非均相光催化氧化染料污水脱色研究    吴海宝,董晓耒

类单晶氧化锌纳米棒的制备与表征    张旭东,邢英杰,奚中和,薛增泉,张蔷,俞大鹏

美科学家用氧化锌“纳米矛”提升太阳能电池效率    

氧化锌“纳米矛”提升太阳能电池效率    

可以“穿”在身上的电源    林道

绒面ZnO/Si异质结太阳能电池的初步研究    张籍权;张伏生;刘爱民;刘维峰;

太阳能电池用高纯硅的制法    秦孝保

太阳能异步发电系统的研究    杨顺昌

德国最大太阳能电池厂投产    德兴

国家太阳能电池示范工程落户保定    

巧妙利用太阳能的住宅    李有观;

太阳能电池阳光普照    袁茵;

具方向键接性的二氧化钛纳米棒制备及其高效染料敏化太阳能电池应用    谢艳;张文君;徐珍;曾宪伟;明立群;熊德华;陈炜;

TiO_2/CuInS_2复合纳米棒阵列的制备及其光电性能    范俊奇;周正基;武四新;

太阳能电池输出特性的分析及检测    张海波;

太阳能电池表面纳米微结构研究    李美成;

有机染料锚数对染料敏化太阳能电池性能的影响    尚会霞;罗艳红;孟庆波;占肖卫;

量子点敏化太阳能电池--新材料的设计、制备及器件研究    李冬梅;罗艳红;孟庆波;

量子点敏化太阳能电池研究进展    刘铭;杨君友;冯双龙;朱虎;

高效染料钠晶TiO_2太阳能电池    黄昀昉;吴季怀;林建明;黄妙良;

太阳能电池应用    孟昭渊;

富铟与富铜CuInSe_2薄膜的光电性能    王信春;

太阳能厂跨洋吸金 几家欢乐几家愁    黄女瑛 DigiTimes

太阳能电池级多晶硅光伏项目落户益阳    记者  郭云飞 通讯员  张世平

涉足太阳能光伏产业公司一览    詹铃

依靠太阳能的家庭    杨先碧

G风帆 太阳能电池新贵    天同证券 张锐

PE“新锐”王刚:太阳能行业的坚定支持派    本报记者 翁海华

行者集团利用太阳能获新突破    记者 张国伟

太阳能电池面临出口为主的尴尬    无暇

邱第明:中国最早太阳能企业的跌宕起伏    本报记者王颖春 采写

青海首条太阳能电池生产线投产    梁丽英

基于酞菁铜的太阳能电池的研究    刘一婷

量子点敏化太阳能电池:制备及光电转换性能的改进    宋鑫

反型聚合物太阳能电池的研究    李福民

聚合物太阳能电池中光吸收增强效应的研究    李国龙

聚光多结太阳能电池的设计、制备及可靠性研究    宋明辉

半透明聚合物太阳能电池的研究    徐洋

光活性层掺杂及新型透明电极在聚合物太阳能电池中的应用研究    章文峰

反型体异质结聚合物太阳能电池的研究    陶晨

有机/聚合物太阳能电池:活性层结构、形貌及光伏性能    薛丽丽

喷涂法制备聚合物太阳能电池器件研究    陈征

用电化学阻抗谱研究染料敏化太阳能电池的电子传输与复合特性    和川

基于太阳能的嵌入式路灯控制系统的研究与应用    刘春

利用不同阴极缓冲层改善有机小分子Pentacene/C_(60)太阳能电池的性能    刘瑞

三芳基咪唑的富勒烯衍生物的合成及其在CdSe量子点太阳能电池的应用    赵爱婷

太阳能电池CuInS_2薄膜和ZnS薄膜的制备与性能研究    张兴良

SCNTs和PPDIF应用于聚合物太阳能电池中的研究    白静璐

CuO薄膜的制备及其光伏特性研究    张春萍

ZnO/Si异质结太阳能电池的制备    张籍权

敏化太阳能电池中染料的合成研究    徐丹

含噻吩和噻唑基元的共轭聚合物的合成和光伏性能研究    国霞