阴极缓冲层PVP的插入对聚合物太阳能电池性能的影响

研究了聚乙烯吡络烷酮(PVP)作为阴极缓冲层对P3HT/PCBM基聚合物太阳能电池光电性能的影响.PVP分别溶于二甲基乙酰胺(DMAC)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、乙二醇乙醚、丙酮等不同溶剂中,研究了其旋涂过程及其对活性层薄膜的影响.结果表明:PVP作为P3HT∶ PCBM的阴极缓冲层,由于其产生的自集聚效应使活性层与阴极之间形成良好的欧姆接触,有利于电子的传输.当在活性层上面旋涂溶于N-甲基吡咯烷酮(NMP)的聚乙烯吡络烷酮(PVP)的溶液时,聚合物太阳能电池的开路电压Voc为0.57 V,短路电流为Jsc为10.9 mA/cm2,填充因子FF为62;,能量转换效率PCE为3.95;.与未加阴极缓冲层PVP的标准电池器件效率(2.62;)相比,效率提高了50;.     

NiO为空穴传输层的量子点发光二极管及其性能

采用溶液法制备NiO纳米晶,利用XRD、TEM、UPS表征样品并将其应用于结构为ITO/NiO/PVK/ QDs/ZnO/Ag的量子点发光二极管(QLED)中.XPS测试表明紫外臭氧处理可诱导NiO晶格内部产生Ni3+离子,通过引入多次旋涂和多次紫外臭氧处理相结合的工艺,获得Ni3离子含量增多且分布均匀的NiO薄膜.研究结果显示:随着旋涂NiO次数的增加,器件性能呈现出逐渐改善趋势,当旋涂4次时,器件获得最佳效果,其中最佳发光强度从184cd/m2提高到4775 cd/m2,最大电流效率为0.54 cd/A,最大外量子效率为0.22;,与未改善的单层NiO基QLED相比,均提高超过50倍.     

碳酸铯阴极缓冲层对有机太阳电池器件性能的影响

以poly(3-hexyhhiophene)(P3HT)作为电池给体材料,[6,6]-phenyl-C60-butyric acid methyl ester(PC61BM)为电池受体材料,使用Cs2CO3作为电池的阴极修饰层,通过测量不同条件下制备的器件的J-V曲线和转换效率,研究了Cs2CO3的厚度以及退火温度对电池器件性能的影响.结果表明在2000 r/min转速下旋涂Cs2CO3并在130℃温度下进行退火10 min,电池的短路电流、填充因子、转换效率分别提高到11.56 mA/cm2、58.28;、3.37;,与未处理的器件相比效率提高了16;,而且使用碳酸铯作为阴极缓冲层可以有效的提高电池的稳定性,延长器件的寿命.     

PEDOT:PSS/ZnPc作为有机小分子太阳电池阳极修饰层的研究

采用阳极修饰法构建了基于酞菁铜(CuPc)和碳60(C60)的有机小分子太阳电池,分别研究了酞菁锌(ZnPc)、聚苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)和PEDOT:PSS/ZnPc作为阳极修饰层对该有机太阳电池输出性能的影响,并对三种修饰层的相关机理进行了探讨.结果表明:加入ZnPc修饰层的电池开路电压(Voc)增大,从0.372提高到0.479 V.旋涂PEDOT:PSS的电池短路电流(Jsc)提高,由1.943 mA/cm2提高到3.752 mA/cm2.而以PEDOT:PSS/ZnPc作为阳极修饰的电池Voc和Jsc均有较大的提高,Voc从 0.372 V提高到0.482 V,Jsc从1.943 mA/cm2提高到3.810 mA/ cm2,其转换效率可提高两倍以上.分析认为,ZnPc更有利于阳极空穴的输出,PEDOT:PSS能有效改善ITO表面的平整度的性质是提高太阳电池性能的主要原因.     

柔性有序ZnO纳米棒/TiO2纳米粒子复合薄膜的制备及其光电转换性能研究

采用电沉积法,在柔性不锈钢网基底上制备了ZnO纳米棒阵列,随后旋涂P25浆料,最终经退火后得到了ZnO纳米棒阵列/TiO2纳米粒子的复合结构薄膜,详细探讨了TiO2纳米粒子的填充,初级ZnO纳米棒阵列的形貌,P25浆料的旋涂次数以及表面活性剂PEG添加量等制备条件对复合结构光阳极形貌及光电性能的影响.研究表明:TiO2纳米粒子的引入能有效提高光阳极的比表面积,增强半导体与染料的耦合能力,ZnO纳米棒阵列能够为电子提供快速传输的通道.最佳制备条件为:初级ZnO纳米棒沉积次数为两次,浆料浓度为1 g/50 mL,旋涂浆料次数为三次,PEG添加量为4g/100 mL,制备的复合结构DSSC的光电转换效率较单一纳米棒阵列有一定的提高.     

介电层修饰并五苯/红荧烯双有源有机薄膜晶体管的制备与性能研究

在Si/SiO2衬底上使用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)制备器件介电层的修饰层,改善介电层界面质量并诱导有源层生长,从而提高有源层的结晶程度.通过真空蒸镀法生长并五苯/红荧烯双层结构有源层,制备有机薄膜晶体管(OTFT),并研究器件性能随红荧烯层厚度变化的情况.测试结果表明,修饰后的器件阈值电压为-3.55 V,电流开关比大于105,迁移率达到0.0558 cm2/V·s,亚阈值摆幅为1.95 V/dec,器件总体性能得到改善.     

SiO2阻挡层对直流磁控溅射制备AZO薄膜性能的影响

在AZO薄膜制备温度下,浮法玻璃衬底中的杂质可能会引入"掺杂"效应而导致薄膜迁移率的降低。为了提高薄膜的迁移率,增加载流子在薄膜中的输运能力,本实验提出SiO2/AZO复合薄膜制备技术。SiO2薄膜与普通玻璃相比,具有纯度高、透过率高的特点,本实验通过SiO2/AZO复合结构提高薄膜的迁移率。采用SiO2/AZO复合结构溅射制备AZO薄膜,使薄膜的载流子迁移率由19.8 cm2.V-1.s-1提高到57.1 cm2.V-1.s-1。     

GZO/Al复合背电极对非晶硅太阳能电池的影响

随着能源紧缺与环境污染问题的日益严重,太阳能的开发利用越来越受到重视,其中非晶硅薄膜太阳能电池由于其制备工艺简单、价格低廉等优点被广泛地研究.为了使非晶硅薄膜太阳能电池得到更好地利用,提高其转换效率和稳定性显得尤为重要.引入复合背电极是提高非晶硅太阳能电池性能的有效手段,其中对GZO/Al复合背电极的研究还未见报道.在该工作中,利用磁控溅射法在非晶硅电池上制备了GZO/Al复合背电极,研究了复合背电极的制备条件及其对非晶硅太阳能电池性能的影响.结果显示,当GZO层的溅射功率为90 W、Al层的溅射功率为90 W时,具有复合背电极的太阳能电池表现出较好的光电转换性能,其短路电流(ISC)、开路电压(VOC)、填充因子(FF)和电池的光电转换效率(η)分别为8.92 mA、1.55 V、54.48;和7.53;.相较于单层Al背电极的太阳能电池,其光电转换效率大幅提高了47.6;(相对效率).     

活性层优化对有机小分子太阳能电池的影响

首先制备了给体(AlPcCl)和受体(C70)比例为1∶1的电池器件并采用不同的温度对电池进行退火处理,发现在120℃的温度下退火电池器件的性能最好,器件的转换效率从2.28;提高到2.47;,增加了8.3;.为进一步优化电池器件的性能,制备了在相同的活性层厚度下不同的给受体比例的电池器件,发现在给受体的厚度之比为1∶5时器件性能最好,电池开路电压为0.8V,短路电流为10.21 mA/cm2,填充因子为46.04;,转换效率为3.71;.     

基于氯化铯背接触处理优化硒化锑薄膜太阳电池性能

本文使用气相输运沉积的方式制备了硒化锑(Sb₂Se₃)薄膜太阳电池，并采用氯化铯(CsCl₂)溶液对器件上界面进行处理，同时对薄膜和器件进行了一系列表征。研究发现，CsCl₂溶液的背接触处理不仅可以提高器件的载流子收集以及降低上界面复合，还可以优化薄膜的结晶性、表面粗糙度和光电性能。基于FTO/CdS/Sb₂Se₃/CsCl₂/Au的器件结构，得到了转换效率为6.32%的高效Sb₂Se₃薄膜太阳电池，比基础器件效率提升了12%。本文的工作对Sb₂Se₃薄膜太阳电池未来的研究有一定的指导作用，其他同类型半导体光伏器件也可借鉴。     

阳极光电性能对聚合物太阳电池性能的影响

为验证ITO的光电性能,以不同类型ITO作为光电阳极,采用旋涂与真空蒸镀的方法制备本体异质结聚合物太阳电池ITO/PEDOT∶ PSS/P3HT∶ PCBM/Al,研究了ITO表面形貌及光场分布对太阳电池光电性能的影响.结果表明,合适的ITO厚度及表面形貌能够在有效收集空穴的同时,提高光子透过率,保证有源层对光子的吸收.合适的ITO阳极厚度及表面形貌能够有效提高聚合物太阳电池的光伏性能,使得聚合物电池的效率从0.07;提升至1.30;.     

rGO/Ag0.005 Sn0.995 Se热电复合材料的制备及性能研究

为了实现石墨烯纳米相在基体中的均匀分散,提高多晶SnSe的热电性能,本文首先利用熔炼法合成了多晶Ag0.005 Sn0.995 Se材料,然后采用液相沉淀法实现了Ag0.005 Sn0.995 Se与氧化石墨烯(GO)均匀复合,再经过氢气还原和SPS烧结制备得到rGO/Ag0.005 Sn0.995 Se复合材料.研究结果表明,复合rGO显著提高了载流子迁移率,电导率由基体的33.64 S/cm提高到39.29 S/cm.同时第二相rGO的引入,增加了晶界数量,增强了声子散射,降低了热导率.当复合rGO量为0.50wt; 时,在垂直热压方向上获得了最高的ZT值0.73(773 K).     

疏水载流子传输层上制备高效钙钛矿太阳电池的锚固策略

几种常用的导电聚合物(如PTAA(聚三芳基胺))具有优良的光电特性,因此适合用作钙钛矿太阳电池中的空穴传输材料来提升器件性能.然而,这些材料的疏水特性导致难以形成致密且高质量的钙钛矿薄膜.此外,即使通过一些方法实现载流子传输层与钙钛矿膜之间的接触,但界面处也会存在严重的载流子复合.同时,这样制备出的粗糙钙钛矿薄膜会导致后续沉积在钙钛矿薄膜上的电子传输层的非均匀覆盖.因此,在疏水载流子传输层上实现良好钙钛矿薄膜沉积以获得优良器件性能仍然具有很大挑战性.在本研究中,利用PbI2进行锚固工程被证明是一种简便、绿色且有效的方法,可有效解决疏水载流子传输层浸润性问题.通过本方法,钙钛矿薄膜质量和器件性能得到了显著提高,并获得了效率高达19.53;的器件.同时,本方法也普遍适用于其他疏水的载流子传输层,进而制备优异的钙钛矿薄膜,这为高性能钙钛矿太阳电池的发展提供了一种可行策略.     

ZnO掺杂对PVK∶Ir(ppy)3体系发光特性的影响

以无机纳米颗粒ZnO作为电子传输材料,并以不同质量比掺杂到PVK∶ Ir(ppy)3体系作为发光层制成一系列磷光器件,器件结构为:ITO/PVK∶ Ir(ppy)3∶ ZnO(100∶ 1∶ x)/ BCP/Alq3/Al, ZnO的掺杂浓度x分别为0;,1;,2;,5;,10;,研究了它们的电致发光特性.结果表明:合适比例ZnO掺杂可以改善器件的发光特性,ZnO的最佳掺杂量为1;,此时器件的相对发光强度是未掺杂的器件的4倍,器件的启亮电压也由未掺杂时的15.5 V降到了10.5 V.当掺杂浓度较大时,电子传输过多在电极另一侧形成漏电流,没有在发光层内进行电子与空穴有效复合,没有对发光起到作用,导致器件的发光性能下降.     

Al掺杂ZnO多晶的热电输运性质研究

采用固相反应法制备了六方纤锌矿结构Zn1-xAlxO(0≤x≤0.03)系列多晶,探究了Al掺杂对ZnO多晶的微观形貌和热电输运性质的影响.结果表明,Al掺杂促使ZnO晶粒长大联结,晶界减少,x＞0.003时出现在晶界分布的ZnAl2O4尖晶石相.掺杂后样品由ZnO的半导体行为转变为电阻率显著下降的金属行为,且x=0.003有最小的室温电阻率～1.7 mΩ·cm,主要由于掺杂使样品载流子浓度和迁移率显著提高,x=0.003时载流子浓度和迁移率为最高,分别为1.05×1021 cm-3和20 cm2/V·s;300 ～900 K下掺杂样品热电势的绝对值和功率因子均随温度升高而增大,x =0.003时有最大的室温功率因子～0.4mW/m·K2.综合得到ZnO中Al掺杂的饱和固溶度x≈0.003.     

退火温度和涂膜层数对溶胶-凝胶法制备ZnO薄膜微结构及光学特性的影响

采用溶胶-凝胶法在玻璃基片上制备了ZnO薄膜,研究了退火温度和涂膜层数对ZnO薄膜结晶性和光学特性的影响.扫描电镜(SEM)结果表明,退火温度的升高使得薄膜致密性和均匀性均得到改善.旋涂10层以上的薄膜其表面形貌明显要好于旋涂5层的薄膜样品,但旋涂10层和20层的薄膜其形貌和微结构差异并不显著.XRD图谱表明所有样品都具有纤锌矿结构,随着热处理温度的升高,各衍射峰强度增大,晶粒尺寸变大.光致发光(PL)测量显示,退火温度越高,涂膜层数越少,其PL谱发光强度越强.紫外-可见透过谱发现,涂膜层数越少,透射率越高;而提高退火温度也有助于改善薄膜透射率.结合已得到的微结构信息,对观察到的光学性能进行了合理解释,综合认为旋涂10层并在600℃退火是溶胶凝胶法制备ZnO薄膜的最佳生长条件.     

复合聚合物CTNI/PMMA薄膜的制备及传输特性的研究

合成了一种新型有机金属配合物:[C16H33(CH3)3N]Ni(dmit)2(简称为CTNI),通过旋涂法制备了不同质量比的复合聚合物CTNI/PMMA薄膜,用视频摄像技术测量了其光传输损耗。结果表明,对8%质量分数掺杂浓度的CTNI/PMMA聚合物复合薄膜的光传输损耗为3.001dB/cm,随着CTNI在复合聚合物薄膜中浓度的增加,薄膜的光传输损耗线性增长。     

基于甲胺铅碘钙钛矿太阳电池中有效载流子产率的厚度拟合优化分析

有机金属钙钛矿太阳电池已经吸引了科研界广泛的研究热情,然而,钙钛矿太阳电池的发展仍需要持续的研究,这其中,活性层最优厚度的优化仍依赖大量的实验研究,这种方式耗费巨大的财力、物力及人员时间和精力,而对于活性层厚度优化与光电子产率之间的关系仍缺乏相应的理论研究.本文提出了一种有效载流子产率的概念,并利用光学传输矩阵方程,对其进行厚度的优化拟合.通过计算发现,当光子流密度处于AM1.5G条件下时,各功能层的厚度均对钙钛矿太阳能电池的有效载流子产率有很大的影响.研究显示,在反式器件结构中,当空穴传输层与电子传输层的厚度分别为55 nm及40nm时,器件的光电转换效率最优.该方法为加快钙钛矿太阳能电池的优化提供了一种快速有效的手段.     

硅藻土/TiO2/氧化石墨烯复合材料的制备及其光催化性能研究

本文以硅藻土为载体,硫酸氧钛为前驱体,在硅藻土表面原位水解形成二氧化钛纳米颗粒,后经氧化石墨烯修饰改性,得到硅藻土/TiO2/氧化石墨烯三元复合光催化材料.通过SEM、XRD、XPS、IR对样品的晶体结构、形貌及元素形态等进行了表征,研究了复合催化剂对罗丹明B溶液的光催化降解性能.结果表明,硅藻土/TiO2/氧化石墨烯三元复合材料在2 h的光降解率高达99;,比同时间的硅藻土/TiO2二元复合材料高出10;,比硅藻土高出73;,硅藻土作为载体有效的避免了二氧化钛颗粒的团聚,同时氧化石墨烯的高导电性能有效分离光生载流子,从而提高TiO2的光催化活性和反应效率.     

n-GaInP2/p-Ge异质结热光伏电池特性分析

热光伏电池是当前研究的热点,目前同质结Ge电池的研究较为常见,而GaInP2/Ge异质结电池还未见相关报道.本文首先对比GaInPJGe异质结与GaInP2/Ge/Ge同质结的能带图,发现异质结界面处的阶跃势垒位于内建电场内部,以至于阶跃势垒不影响载流子输运,能提高器件的性能.然后通过MOCVD在P型Ge衬底上外延高质量、宽带隙的单晶GaInP2层,并进行TEM-EDX线性扫描、Ⅰ-Ⅴ测试,研究结果表明,利用MOCVD技术制备的GaInP2/Ge异质结界面陡峭且GaInP2并未向Ge内扩散;通过优化器件工艺4 cm2全面积电池效率最终达到5.18; (AM1.5,25℃).根据J-V曲线方程推算出串并联电阻(Rs、Rsh)、反向饱和电流密度(J0)和二极管品质因子(A)等参数,为电池性能的进一步提高获得主要的突破路径.