四川大学 毕设 文献翻译 文献综述

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1、太阳能材料与太阳能电池摘要:异质结太阳能电池是由聚（3-己基噻吩）（P3HT）和特定的表面改性的TiO2纳米棒阵列制备而来的。改性是通过连接聚吡咯（PPy）到TiO2纳米棒阵列，光激发TiO2纳米棒后TiO2纳米棒阵列进行原位聚合从而实现的。通过利用光致发光发射光谱,电化学阻抗谱和强度调制光电压谱研究所制备的复合薄膜，分析结果表明,改性二氧化钛纳米棒阵列与PPy增加了电子电荷分离效率,延长了寿命。可以看出改性P3HT/PPy/二氧化钛太阳能电池显示了高于P3HT/二氧化钛太阳能电池77%的能量转换效率。这些结果证明原位光聚合是一种修改异质结太阳能电池的有效方法。关

2、键词：异质结太阳能电池、聚（3-己基噻吩）、TiO2纳米棒阵列、表面改性、光聚合，界面1.引言有机/无机混合异质结太阳能电池,采用共轭聚合物作为电子给体和无机半导体作为电子受体,由于有望成为低成本和见光稳定设备[1-10]而引起了极大的关注。大多数研究的无机半导体或以纳米晶体，或以一维纳米结构的形式存在。后者由于具备快速的电子转换能力而成为近期的关注焦点[9,11-14]。光照时,共轭聚合物如聚三一基噻吩(P3HT)产生激子(即。电子空穴对)[4]。随后随着电子注入到无机半导体的导带,电荷在聚合物和无机半导体之间的界面(如二氧化钛)分离。有相关知识可知，界面的交互

3、作用显著影响电荷分离效率和最终的能量转换效率[5,6],众多研究已经将注意力集中在使有机/无机不兼容物体[14-21]溶解方面。包括含Ru的染料和不含金属的有机染料在内的涂层无机半导体与染料分子已得到广泛应用,并且证明能改善异质结太阳能电池[14-18]。此外,Jiang和他的同事[19]合成了芳香酸（如1,4-萘二甲酸）和将羧酸组固定在了CdS纳米棒上。凭借共轭聚合物的亲和力,改性后的CdS纳米棒上的萘环可以加强与聚合物的交互。最近,以改性为目的的共轭结构的功能性寡聚物已经合成了，陈和他的同事[20]合成了乙胺终止3-乙基噻吩低聚物并通过乙胺组低聚物将该低聚物固

4、定到氧化锌纳米棒上。由3HT改性的氧化锌纳米棒和P3HT[20]制备而来的太阳能电池的能量转换效率增加了35%。为了提高P3HT和二氧化钛纳米棒的界面相容性，Su和他的同事[21]利用羧酸和溴终止3HT低聚物在二氧化钛纳米管上涂层。他们的报告表明，3HT低聚物的使用获得了比其他使用吡啶和铜酞菁染料作为修饰符的改性[21]更好的光电转换效率。在上面的方法中,逐步合成通常需要裁剪结合无机半导体的修饰符。尽管他们成功了,但也有必要寻求更简单和有效的方法。之前,我们报道过一种由光激的纳米晶体激起的原位聚合法[22-24]。特别是,聚合物在反应后立即连接到纳米晶体上。通过使

5、用这种聚合作用,我们用聚合物接到纳米晶体上已经制备了几种复合材料,其中包括聚丙烯酸和硫化锌的合成[22],聚乙烯咔唑和氧化锌的复合[23]，聚噻吩和WO[24]3的复合。重要的是原位光聚合似乎提供一个修改无机半导体表面的简单的方法。这项研究中,我们探讨能否使用这种聚合作用来改善异质结太阳能电池的性能。以著名的二氧化钛纳米阵列和P3HT混合异质结的模型,我们在这里使用原位光聚合修改二氧化钛纳米阵列并探测太阳能电池上这一改性带来的影响。二氧化钛纳米阵列是在掺杂氧化锡的氟(FTO)衬底中制备的。在紫外光照下利用二氧化钛纳米阵列聚合吡咯,我们修改了复合聚吡咯(PPy)的二

6、氧化钛纳米阵列得到PPy/二氧化钛/FTO复合膜。通过在复合膜上涂P3H制成了太阳能电池。我们采用PPy作为修饰符的原因是,PPy有最低的空置的分子轨道级别(−3.6eV，相对真空[25])低于P3HT的最低空分子轨道(−3.0eV，相对真空[17]),高于二氧化钛导带的(−4.2eV，相对真空[14])。从能量偏移的角度来看,电子从P3HT转移到二氧化钛纳米阵列光电转换的基本步骤之一,因为PPy的存在而没有能量位垒，应该可以进行。此外,二氧化钛纳米阵列还提供了一个有序的直接路径，以传送分离的电子到充当集电极的FTO衬底[14]。相比之下,另一种设备是从P3HT和

7、整齐的二氧化钛纳米棒制备的。经测量发现,PPy改性增加了77%的能量转换效率。为了探索PPy在电池中的功能,用photofluorescence光谱法研究复合薄膜,电化学阻抗谱和强度调制光电压谱。2、实验细节2.1二氧化钛纳米棒阵列的制备二氧化钛纳米棒阵列使用前面描述的水热合成法制备[26]。9毫升去离子水混合了9毫升浓盐酸(质量分数36.5--38%)。混合之后搅拌5分钟,加入0.3毫升的钛醚(97%,奥尔德里奇)。再混合搅拌5分钟,然后放到一个50毫升的聚四氟乙烯衬里不锈钢高压釜中。随后,一个FTO玻璃(14Ω/平方,日本平板玻璃集团、日本产),在含有去离子水

8、的混合溶剂