PANI/Sm_2O_3的合成及其光伏性能的研究

【摘要】：有机半导体材料,具有分子和能级结构通过化学修饰可调、响应快、易加工成大面积柔性器件且价廉易得的优点,因此在太阳能电池领域有广阔的应用前景。 本文以苯胺为原料,对甲基苯磺酸为掺杂剂,过硫酸铵为氧化剂,用化学法合成了聚苯胺(PANI)纳米纤维。利用扫描电子显微镜(SEM)表征了材料的形貌；用标准四探针法测定了材料的电导率,用X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)以及紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱等实验方法分析了所合成的PANI的结构和性能。采用原位聚合法制备了PANI修饰的Pt电极(PANI/Pt),研究了PANI/Pt电极在0.1000mol/L H2SO4水溶液中的循环伏安特性。并根据上述实验研究结果进一步确认了PANI的能带结构,为PANI在光电转化器件中的应用提供了理论依据。 本论文还对双层异质结光伏器件ITO/Sm2O3/PANI/ITO的制作条件进行了初步研究,测定了器件的短路电流和断路电压随光照强度的变化关系。结果表明,当聚苯胺和氧化钐的浓度分别为0.2500g/mL和0.1000g/mL时,制作的ITO/Sm2O3/PANI/ITO器件的器件性能较好。在此条件下,当模拟太阳光源辐照强度为100mW/cm2时,测定了器件的I-U特性曲线,得出其填充因子为64.5%。 【关键词】：太阳能电池 双层异质结 聚苯胺 氧化钐 能级结构 光伏性能
【学位授予单位】：东北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：O649
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 目录7-10
• 第1章 绪论10-28
• 1.1 太阳能电池的发展历史10-11
• 1.2 太阳能电池的原理和分类11-14
• 1.2.1 硅太阳能电池11-12
• 1.2.2 多元化合物薄膜太阳能电池12-13
• 1.2.3 有机物太阳能电池13
• 1.2.4 纳米晶化学太阳能电池13-14
• 1.3 有机聚合物太阳能电池14-20
• 1.3.1 有机聚合物太阳能电池的原理14-15
• 1.3.2 有机聚合物太阳能电池的结构15-18
• 1.3.3 有机聚合物太阳能电池的材料18-19
• 1.3.4 有机聚合物太阳能电池的应用19-20
• 1.4 聚苯胺的研究20-25
• 1.4.1 聚苯胺的概述20-21
• 1.4.2 聚苯胺的合成方法21-22
• 1.4.3 聚苯胺的性质与应用22-24
• 1.4.4 聚苯胺的研究现状及前景展望24-25
• 1.5 纳米氧化钐的研究25-26
• 1.6 论文选题的目的及意义26-28
• 第2章 ITO/Sm_2O_3/PANI/ITO太阳能光伏器件的制作28-38
• 2.1 前言28
• 2.2 实验试剂和仪器28-29
• 2.3 实验过程29-30
• 2.3.1 PANI的合成29
• 2.3.2 PANI的表征29-30
• 2.4 实验结果与讨论30-35
• 2.4.1 PANI电导率测定结果分析30
• 2.4.2 PANI的SEM30-31
• 2.4.3 PANI的FT-IR实验结果31-32
• 2.4.4 PANI的CV测试结果分析32-33
• 2.4.5 PANI的UV-Vis吸收光谱实验结果分析33-34
• 2.4.6 氧化钐的XRD谱图分析34-35
• 2.5 ITO/Sm_2O_3/PANI/ITO太阳能光伏器件制作的工艺流程35-37
• 2.6 本章小结37-38
• 第3章 ITO/Sm_2O_3/PANI/ITO结构太阳能电池的测试38-50
• 3.1 前言38
• 3.2 实验试剂和仪器38-39
• 3.3 电池ITO/Sm_2O_3/PANI/ITO测试的电路图及参数39-40
• 3.3.1 电池ITO/Sm_2O_3/PANI/ITO测试的电路图39
• 3.3.2 电池ITO/Sm_2O_3/PANI/ITO测试的参数39-40
• 3.4 实验操作40-41
• 3.4.1 ITO/Sm_2O_3/PANI/ITO结构太阳能电池的特性测试40
• 3.4.2 ITO/Sm_2O_3/ITO及ITO/PANI/ITO的欧姆接触实验40-41
• 3.4.3 ITO/Sm_2O_3/PANI/ITO结构的太阳能电池暗室下的I-U特性实验41
• 3.4.4 ITO/Sm_2O_3/PANI/ITO结构的太阳能电池光照下的I-U特性实验41
• 3.4.5 ITO/Sm_2O_3/PANI/ITO结构的太阳能电池性能的改进实验41
• 3.5 太阳能电池暗室下的I-U特性曲线测定41-42
• 3.5.1 ITO/Sm_2O_3/ITO及ITO/PANI/ITO的欧姆接触结果41-42
• 3.5.2 ITO/Sm_2O_3/PANI/ITO结构的太阳能电池的I-U特性测试42
• 3.6 太阳能电池最佳制作条件的讨论42-45
• 3.6.1 PANI与Sm_2O_3浓度的选择42-44
• 3.6.2 ITO/Sm_2O_3/PANI/ITO结构的太阳能电池的最佳配比44-45
• 3.7 基于PANI/Sm_2O_3太阳能电池的负载特性的测试与分析45-47
• 3.7.1 基于PANI的太阳能电池的负载特性的测试45-46
• 3.7.2 基于PANI的太阳能电池的填充因子的计算46-47
• 3.8 ITO/Sm_2O_3/PANI/ITO的开路电压和短路电流随光强的变化曲线47-48
• 3.9 基于PANI/Sm_2O_3太阳能电池性能的改进48-49
• 3.10 本章小结49-50
• 第4章 结论50-52
• 参考文献52-58
• 致谢58

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