cdse半导体量子点薄膜及光伏器件中激子动力学过程的研究

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1、国内图书分类号：O472.3学校代码：10213国际图书分类号：535密级：公开理学硕士学位论文CdSe半导体量子点薄膜及光伏器件中激子动力学过程的研究硕士研究生：张大勇导师：杨庆鑫副教授申请学位：理学硕士学科：凝聚态物理所在单位：理学院答辩日期：2013年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:O472.3SchoolCode:10213U.D.C:535Secrecygrade:OpenDissertationfortheMasterDegreeinScienceSTUDYONTHEEXCITONDYNAMICPROCESSESINCdSeSEMICONDUCT

2、ORQUANTUMDOTTHINFILMSANDITSPHOTOVOLTAICDEVICESCandidate：DayongZhangSupervisor：AssociateProf.QingxinYangAcademicDegreeAppliedfor：MasterofScienceSpeciality：CondensedMatterPhysicsAffiliation：SchoolofScienceDateofDefence：June,2013Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学理学硕士学位论文

3、摘要太阳能作为一种清洁，环保的可再生能源一直以来广泛受到人们的关注。近些年，以各种新型纳米材料的应用和新结构的研发为出发点的新一代（也被称为第三代）高效太阳能电池正在成为研究的热点。与传统的太阳能电池相比，新一代太阳能电池不但保持了薄膜太阳能电池的环保、低成本的优势，而且可以显著提高太阳能电池的光电转化效率。本课题针对新一代基于多重激子效应的量子点太阳能电池，探索和研究了CdSe半导体量子点及其光伏器中的激子动力过程。本论文首先研究了CdSe量子点薄膜及其光伏器件的制备工艺，确定了制备薄膜及其光伏器件的实验条件和实验方法，应用提拉法将CdSe胶体量子制备成以玻璃为基底的CdSe量子点薄膜，

4、阐述了实验中采用有机双层膜异质结太阳能电池的结构、基本原理和各种制备材料的性质，详细介绍了利用旋膜法、提拉法、以及真空蒸镀技术制备结构为ITO/PEDOT:PASS/CdSe(QDs)/PCMB/Al的CdSe量子点光伏器件的整个过程。其次，介绍了超快光谱技术及光电特性测试系统。由于本文对CdSe量子点的激子动力学过程的研究是利用飞秒时间分辨瞬态吸收超快光谱技术和皮秒时间分辨荧光超快光谱技术来进行的。因此，对以上两种光谱技术的基本原理和测试方法进行了详细介绍。同时也介绍了CdSe量子点在光伏器件中的激子动力学过程的研究中所用到的光电压谱及瞬态光电流测试技术的基本原理和测试方法。最后，利用相

5、关实验系统，以CdSe胶体量子点、耦合量子点薄膜和量子点光伏器为研究对象，主要研究了孤立量子点及耦合量子点中双激子弛豫、表面俘获等超快激子动力学过程，以及光伏器件中激子拆分动力学过程。测试了CdSe胶体量子点和CdSe量子点薄膜的吸收光谱和荧光光谱，并且对比分析了二者之间存在的差异，得出了与空气接触的CdSe量子点薄膜被激光激发后，其吸收光谱和荧光光谱会发生蓝移的结论。通过对CdSe胶体量子点和CdSe量子点薄膜的时间分辨瞬态吸收光谱和时间分辨荧光光谱的测试数据进行拟合分析，确认了表面俘获作用对激子寿命的影响机理，明确了CdSe量子点中激子从产生到最终复合的动力学机制；同时也对比分析了二者

6、之间存在的差异，得出了成膜后、密堆积在一起的量子点之间存在着较强的耦合相互作用，电荷会在相互耦合的量子点间发生转移结论。并利用光电压谱和瞬态光电流测试技术，研究了所制备CdSe量子点光伏器件的光电流和光电压特性，确认了光伏器件-I-哈尔滨工业大学理学硕士学位论文中激子拆分和界面电荷转移的动力学过程。关键字：CdSe量子点；光伏器件；激子动力学；超快光谱技术；光电压特性-II-哈尔滨工业大学理学硕士学位论文AbstractSolarpowerasakindofclean,renewableenergyhasbeenreceivedextensiveattention.Inrecentyear

7、s,thenewgenerationsolarcellswithhighefficiency(alsoknownasthethirdgeneration)whichputtheapplicationsofvarietyofnewnano-materialsandtheresearchofnewstructureasthestartingpointisbecomingaresearchhotspot.Comparedwit