基于胶体ⅱ-ⅵ族半导体量子点薄膜太阳能电池的研究

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1、摘要薄膜太阳能电池是一种第二代太阡l能电池，具有材料种类多，结构简单等特点，可成为第一代太阳能电池的替代品。随着纳米材料的发展，薄膜太阳能电池在材料，结构等方面都取得了很大的发展，也极大地丰富了薄膜太刚能电池的概念，但薄膜太阳能电池的能量转换效率目前仍比较低。本论文围绕着基于II一Ⅵ族半导体量子点的薄膜太阳能电池开展以下研究。首先，本文简要综述了量子点的发展及在各个领域的应用，然后对实验中用到的两种无机量子点(CdSe和CdTe)的制备做了详细的叙述。其次，我们在实验中制备了两种薄膜太阳能电池。由于制备过程中各个环节都会对薄膜太阳能电池产生很人的影响，所以对

2、各个环节都做了很详细的描述。对正电极的制备，这两种结构的薄膜太阳能电池分别采用了两种不同的方法：在ITO／PEDOT：PSS／CdSe：P3HT／AI结构中我们采用了自己制备ITO电极，原因是混合薄膜太阳能电池开路电压和短路电流都相对要小的多，所以采用腐蚀ITO电极的方法对器件造成的影响是不能忽略的。在真空镀膜系统中制各的ITO薄膜电极要相对干净的多，避免了不必要的污染。ITO薄膜电极在制备的过程中，基板温度、充氧量、沉积速率等因素都会对ITO薄膜产生很大的影响，通过正交实验摸索出这几个变量的最佳组合，做出在现有实验条件下最好的ITO薄膜电极。在有机无机混合

3、薄膜太阳能电池制各过程中，把P3HT放入CdSe量子点溶液中，静置一天，让P3HT充分溶胀，然后再超声，使得PBHT充分溶解。这样旋涂出来的混合薄膜也比较均匀。全无机薄膜太阳能电池中间有效层是两层无机量子点薄膜，这两层薄膜单独成膜，在接触的地方有极薄的部分混合，类似PN结。先旋涂CdTe量子点薄膜，放在高真空系统中退火，然后再旋涂一层CdSe量子点薄膜。将中间有效层制备好之后，紧接着用热蒸发法制备Al背电极。最后，我们对制各出来的两种薄膜太阳能电池进行了测量与表征。在室温下，混合薄膜太阳能电池和全无机薄膜太阳电池的开路电压、短路电流、填充因子和转换效率分别是

4、：0．76V，5．14mA／cm2、25％、1％和0．79V、7．06mA／cm2、300,6、1．6％。在改变温度(温度范围77K．一307K，温度间隔为：77K、97K、117K、137K、157K、177K、197K、217K、237K、257K、277K、297K、307K)的条件下，分别测量了I．V特性曲线和瞬态响应曲线，获得的实验结果如下：l、随着温度的升高，开路电压、短路电流、光电流都有相应的升高，并联电阻在这两种电池中有不同的变化趋势。在混合薄膜太阳能电池中，并联电阻相应下降，表明漏电流相应增加，这对混合器件来说是不利的因素，有必要对混合薄膜

5、太阳能电池制备的过程提出更高的要求；在全无机薄膜太阳能电池中并联电阻是上升的，也就是说随着温度的升高，光电流复合的成分在减小，这是有利于器件的性能的，从另一个侧面说明器件做的还是比较好的。2、从这些曲线随温度的变化趋势可以看到，太阳能电池是一种非线性器件，其输出量与多个变量如环境温度、串联电阻、并联电阻都密切相关。．3、从混合薄膜太阳能电池开路电压、短路电流随温度的变化趋势曲线中可以看出，在297K附近的变化出现转折，而这个温度也在P3HT的玻璃化温度附近，说明了有机无机混合薄膜器件受有机聚合物的影响很大，推断出其内在的载流子传输机制跟有机聚合物太阳能电池接

6、近。对于全无机太阳能电池，开路电压随温度的上升而上升，可以推断出有效层中的D／A接触界面能有效地分离电子空穴对。关键词：薄膜太阳能电池；量子点；CdSe；CdTeAbstractThinfilmsolarcellswasthesecondgenerationofsolarcells；Duetothemanykindsofmaterialsandsimplestructure．Itwasseenasaalternativeproductofthefirstgenerationofsolarcell；Especiallywiththedevelopmentofn

7、ano-materials，thinfilmsolarcellsnotonlyhavemadegreatdevelopmentinthematerial，structure，ere，butalsogreatlyenrichedtheconceptofthinfilmsolarcells．ButnOWtheenergyconversionefficiencyofthin-filmsolarcellsisstilllow．踞carryoutthefollowingstudiesaroundthethinfilmsolarcellsbasedonII．VIsemi

8、conductorquantumdotonthist