ZnO纳米棒/MEH-PPV异质结太阳能电池性能的研究

作     者：闫悦 

作者单位：北京交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：赵谡玲

授予年度：2010年

学科分类：08[工学] 080502[工学-材料学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：太阳能电池 ZnO纳米棒 体异质结 插入层 

摘      要：有机太阳能电池具有重量轻,成本低,柔软可卷曲,制备工艺简单,面积大等优势,逐步成为近年来最热门的研究领域之一。但有机太阳能电池还存在光电转换效率偏低、载流子迁移率低、光谱响应范围窄等问题,实用性不强。为了解决上述问题,在聚合物体系中引入高迁移率的无机半导体纳米晶是重要的手段之一。本论文以ZnO纳米棒和聚合物MEH-PPV复合体系为研究对象,探讨了不同材料的加入对器件性能的影响。 首先利用XRD, SEM对水热法制备的ZnO纳米棒结构和尺寸进行了表征。分析了ZnO纳米棒作为电子受体使用的可行性。在ZnO纳米棒/MEH-PPV基本器件中加入染料,有效的提升了器件的开路电压和短路电流。阳极缓冲层LiF的加入使器件的短路电流有了1.5倍的提升。 其次,分析了有机N型聚合物新材料PPDIC的光电特性,并将其与MEH-PPV混掺,结合ZnO纳米棒制作体异质结太阳电池。由AFM图分析得知在PPDIC与MEH-PPV比例为1：4时,两种材料形成良好的互穿网络,给体／受体异质结界面增多,激子分离几率增大,此时器件的得到最佳性能。但由于此材料的溶解性较差,器件的光伏特性较低。 最后,为了增大器件的光吸收,在ZnO纳米棒/MEH-PPV插入有机N型小分子PTCDA。由于激子的解离主要发生在PTCDA/MEH-PPV界面,因此在此器件中ZnO纳米棒主要作为电子的传输通道使用。插入PTCDA后,器件在可见光区的吸收强烈,光生激子数量增加,光电流密度增大。当蒸镀的PTCDA厚度为40nm,此时薄膜层的粗糙度适中,形貌较为平滑,器件性能达到最优。