快速热退火处理氧化锌纳米柱缓冲层对聚合物太阳能电池性能的影响

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1、分类号：TN256单位代码：10183快研究生学号：2014514039密级：公开速热退火处理氧化锌纳米柱缓冲层吉林大学对聚合物硕士学位论文太阳能（专业学位）电池性能的快速热退火处理氧化锌纳米柱缓冲层影响对聚合物太阳能电池性能的影响EffectofRapidThermalAnnealingofZnONanorods周BufferLayeronthePerformanceofPolymerSolarCells发作者姓名：周发类别：工程硕士吉林领域（方向）：集成电路工程大学指导教师：张健副教授李传南教授培养单位：电子科学与工程学院2017年6月快速热

2、退火处理氧化锌纳米柱缓冲层对聚合物太阳能电池性能的影响EffectofRapidThermalAnnealingofZnONanorodsBufferLayeronthePerformanceofPolymerSolarCells作者姓名：周发领域（方向）：集成电路工程指导教师：张健副教授类别：工程硕士答辩日期：年月日未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限）。否则，应承担侵权的法律

3、责任。吉林大学博士(或硕士)学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿声明研究生院：本人同意《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》出版章程的内容，愿意将本人的学位论文委托研究生院向中国学术期刊（光盘版）电子杂志社的《中国优秀博硕士

4、学位论文全文数据库》投稿，希望《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》给予出版，并同意在《中国博硕士学位论文评价数据库》和CNKI系列数据库中使用，同意按章程规定享受相关权益。论文级别：硕士□博士学科专业：论文题目：作者签名：指导教师签名：年月日作者联系地址（邮编）：长春市前进大街2699号（130012）作者联系电话：15144199696摘要摘要快速热退火处理氧化锌纳米柱缓冲层对聚合物太阳能电池性能的影响聚合物太阳能电池（polymersolarcell,PSC）具有制造价格低廉、可在柔软衬底上进行制作以及可大范围生产等优点，得到了人们的广泛关

5、注。倒置结构聚合物太阳能电池（invertedpolymersolarcell,IPSC）将透明电极作为阴极，避免了使用酸性材料PEDOT:PSS作为空穴传输层，同时采用Au或Ag顶电极替代了易氧化的Al电极，极大的提高了器件的稳定性和寿命。近年来，将ZnO无机纳米柱阵列(ZnOnanorodarrays,ZnO-NRAs)引入IPSC器件中被认为是进一步提高器件性能的有效途径之一。将ZnO-NRAs作为IPSC的阴极缓冲层，一方面增大了缓冲层和有源层的接触面积，另一方面ZnO-NRAs可作为电子传输的通道，将有源层中产生的电子直接传输到阴极，减

6、少了载流子的复合，更有利于器件中载流子的传输。但无论是溶胶凝胶法的制备ZnO-NRAs种子层，还是化学水浴法制备的纳米柱阵列，均存在结晶质量较差、内部及表面缺陷较多等问题。因此目前基于ZnO-NRAs的IPSC器件，其光电转化效率（Powerconversionefficiency，PCE）与采用ZnO薄膜作为阴极缓冲层的IPSC器件相比并没有明显提高，远低于人们的期望值。针对上述问题，本文采用快速热退火（Rapidthermalannealing,RTA）作为对ZnO纳米柱和种子层的后处理工艺，在很短的时间内完成对器件的高温退火，因此能够在不损

7、伤衬底的前提下有效地提高结晶质量、减少ZnO-NRAs的内部及表面缺陷，从而进一步提高了器件的整体性能。具体研究内容如下：首先，采用其他文献报道的常规工艺制备了结构为ITO/ZnO-NRAs/有源层/MoO3/Ag的倒置结构聚合物太阳能电池（有源层分别为P3HT:PC61BM和PTB7:PC71BM），并对工艺参数进行了优化。结果表明，当纳米柱生长溶液浓度为0.040mol/L时，器件性能最佳。与ZnO薄膜作阴极缓冲层的器件相比，PSC222器件短路电流分别从9.6mA/cm提高到12.0mA/cm，14.5mA/cm提高到217.6mA/cm;

8、器件效率分别从2.95%提高到3.39%，5.77%提高到6.01%。I摘要然后，实验中对ZnO-NRAs进行了快速热退火处理（以PTB