硅基杂化光伏电池的界面调控及电极层修饰研究

【摘要】：太阳能作为一种绿色清洁能源,是解决目前化石能源枯竭以及温室效应加剧等问题的有效途径之一。太阳能电池的研究越来越受到人们广泛关注,其中,有机无机杂化太阳能电池作为一种近年来发展起来的新型太阳能电池,在降低成本等方面有着巨大的潜力。本论文重点研究了硅基杂化太阳能电池中的背电极界面调控以及溶液法电极修饰,旨在同时降低成本和提高效率。具体研究工作有:1.将CVD法制备的单层石墨烯湿法转移到硅片基底上,首次将石墨烯作为阴极界面层应用于硅基杂化太阳能电池。引入石墨烯的硅基杂化器件不仅背电极接触得到改善,界面载流子复合也有所下降,使所得电池效率得到近22%的提高。2.银纳米线(Ag NWs)普遍存在表面粗糙度大、结电阻大以及与基底粘附性差等问题,而一般采用的高温退火等方式又会因能耗较高、过程复杂而产生较高的成本。本文通过引入廉价的氧化石墨烯(GO),用简便的常温溶液法即改善了Ag NWs上述问题。我们将所制备Ag NWs/GO复合电极的电学和光学性质与商业化的ITO电极作对比,证实了这种透明电极的优越性。3.将Ag NWs/GO复合透明电极应用到硅基杂化太阳能电池中来代替传统热蒸镀的银栅电极,通过调控Ag NWs悬浮液浓度以及旋涂转速等,将器件效率优化到了13.3%,并证明GO一方面通过提高透明电极导电率以及Ag NWs与基底粘附力来提高器件FF,另一方面又通过调节PEDOT:PSS的功函使Voc得到提高。 【关键词】：有机-硅杂化太阳能电池 单层石墨烯 阴极界面层 溶液法 Ag NWs/GO复合透明导电电极
【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 中文摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-35
• 1.1 引言9
• 1.2 太阳能电池9-16
• 1.2.0 太阳光谱9-10
• 1.2.1 太阳能电池的原理及性能参数10-12
• 1.2.2 太阳能电池的发展12-16
• 1.3 硅基杂化太阳能电池研究热点16-26
• 1.3.1 提高电池的转换效率16-24
• 1.3.2 降低电池的制造成本24-26
• 1.4 本论文研究内容26-27
• 参考文献27-35
• 第二章 石墨烯作为背电极修饰层在硅基杂化太阳能电池中的应用35-54
• 2.1 引言35-37
• 2.2 实验材料与设备37-38
• 2.2.1 实验材料37
• 2.2.2 实验仪器37-38
• 2.3 石墨烯材料与器件的制备及表征38-41
• 2.3.1 石墨烯的制备与表征38-39
• 2.3.2 器件的制备与表征39-41
• 2.4 结果分析与讨论41-49
• 2.4.1 石墨烯材料性质41-43
• 2.4.2 基于石墨烯界面层的硅基杂化器件J-V特性分析43-44
• 2.4.3 石墨烯在器件中作用机理的探究44-48
• 2.4.4 石墨烯在硅结构器件中的应用探索48-49
• 2.5 本章小结49-50
• 参考文献50-54
• 第三章 AgNWs/GO复合透明电极的异质结太阳能电池性能研究54-80
• 3.1 引言54-57
• 3.2 实验材料与设备57-58
• 3.2.1 实验材料57
• 3.2.2 实验仪器57-58
• 3.3 透明电极与器件的制备及表征58-60
• 3.4 结果分析与讨论60-75
• 3.4.1 GO对PEDOT:PSS/AgNWs透明薄膜形貌的影响60-62
• 3.4.2 GO对复合透明电极电学性能的影响62-65
• 3.4.3 GO对复合透明电极光学性能的影响65-68
• 3.4.4 PEDOT:PSS/AgNWs/GO复合透明电极的品质因子分析68
• 3.4.5 GO对基于AgNWs电极的Si/PEDOT:PSS杂化太阳能电池性能的影响68-73
• 3.4.6 GO对PEDOT:PSS薄膜功函数以及杂化太阳能电池内建电势的影响73-75
• 3.5 本章小结75-76
• 参考文献76-80
• 第四章 全文总结与展望80-83
• 攻读学位期间本人出版或公开发表的论著、论文83-84
• 致谢84-85

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