基于有機-無機雜化的雙層異質(zhì)結、體異質(zhì)結及有序納米陣列異質(zhì)結光伏器件的研究.pdf

1、針對目前人類社會日益增長的能源需求，以太陽能為代表的新能源領域的研究受到越來越多的關注和支持。無機半導體材料光伏器件由于其較高的光電轉(zhuǎn)換效率成為目前市場的主體;有機聚合物光伏器件由于其生產(chǎn)成本低，制作工藝簡單受到比較大的關注。有機無機雜化光伏器件可以結合有機材料和無機材料各自的優(yōu)點，因此成為研究的熱門。本論文主要圍繞有機無機雜化光伏器件的制備及其機理進行研究，從有機無機雜化雙層異質(zhì)結、有機無機雜化混合本體異質(zhì)結、有機無機雜化有序本體異質(zhì)

2、結幾種不同的異質(zhì)結結構器件出發(fā)，探討了有機無機雜化光伏器件的制備及機理的一些關鍵問題。
　　(1)采用非晶硅雜化聚合物聚（3-己基噻吩-2，5-二基）(簡稱P3HT)雙層結構作為有機無機雜化雙層異質(zhì)結的研究對象進行光伏性能的研究。1）采用射頻輔助等離子化學氣相沉積技術制備了本征非晶硅、P型非晶硅、N型非晶硅三種材料，并測定了吸收光譜、折射率、及光學禁帶寬度等參數(shù);2）將其制備在聚合物P3HT薄膜的表面，形成聚合物/非晶硅雜化結構;

3、并通過光學顯微鏡分析以及紅外光譜結構鑒定了其成膜質(zhì)量;3）以聚合物/非晶硅雜化結構構建了雙層異質(zhì)結雜化光伏器件并對其展開實驗研究。分別從無機有機不同物理機制對影響該類器件的開路電壓、激子解離、短路電流等方面的機理進行了分析。
　　(2)將炭黑納米顆粒與聚合物P3HT進行雜化研究有機無機雜化混合本體異質(zhì)結光伏器件性能。1）對兩種不同的炭黑納米材料的微觀形貌、結晶結構進行了表征，并嘗試采用表面活性劑來增加炭黑納米顆粒的溶解分散性，從而

4、制備雜化光伏器件;2）采用azomethineylide反應對炭黑納米顆粒進行了化學改性，成功地將長鏈烷基嫁接到納米顆粒的表面，在沒有改變其基本特性的前提下實現(xiàn)了納米材料的增溶;3）將化學改性的炭黑納米顆粒摻雜到聚合物:富勒烯本體異質(zhì)結光伏器件中，使得活性層的空穴遷移率提高一個數(shù)量級，從而提高了器件的光電轉(zhuǎn)化效率。由此說明無機納米顆粒對光伏器件性能的改善是有積極作用的。
　　(3)研究了有序氧化鈦納米管陣列的制備方法，并與聚合物P

5、3HT、盤狀分子2，9，16，23-四叔丁基29H，31H-酞菁銅（簡稱tb-CuPc）、3，4，9，10-四取代苝甲酸四甲酯（簡稱tm-Peryleneate）進行雜化制備新型的有序結構雜化材料。1）采用兩電極陽極氧化法系統(tǒng)地研究了氧化鈦納米管生長過程中各種因素的影響;2）選擇合適尺寸的氧化鈦納米管，采用真空負壓的方法將聚合物P3HT材料灌注到氧化鈦納米管中，以制備有序異質(zhì)結雜化材料并制備了光伏器件，使得光電轉(zhuǎn)化效率提高了32％;3）