有機無機復(fù)合太陽能電池課件

1、無機納米材料/有機聚合物復(fù)合太陽能電池的原理及性能提高的途徑報告人：袁倩敏學(xué)號：131200009研究背景晶體硅太陽能電池成本太高 染料敏化太陽能電池的液體的泄漏、電池封裝困難有機太陽能電池電子遷移能力極低由有機物電子給體、無機電子受體的共混體系組成的有機無機復(fù)合太陽能電池，既具有有機電池的優(yōu)點，又具有無機半導(dǎo)體的很多優(yōu)良性能，如能級可調(diào)、大的消光系數(shù)以及多光子效應(yīng)等，同時又解決了有機電池內(nèi)部激子分離困難問題有機無機復(fù)合太陽能電池的結(jié)構(gòu) 由光陽極和光陰極電極材料、電子空穴傳輸層材料、活性層材料共同構(gòu)成 將無機半導(dǎo)體納米晶加入到聚合物中形成復(fù)合光活性層，共同吸收光子產(chǎn)生載流子。光陽極材料：FTO

2、，摻雜氟的Sn02透明導(dǎo)電玻璃，ITO導(dǎo)電玻璃的替換用品 光陰極電極材料：Al，起收集電子和連接外電路的作用 電子空穴傳輸層材料：PEDOT:PSS ，對于吸收層產(chǎn)生的空穴進行收集傳輸活性層材料：有機聚合物和無機納米晶復(fù)合材料，有機聚合物材料用作電子給體和空穴傳輸介質(zhì)；納米晶用作電子受體和電子傳輸介質(zhì)。無機納米晶/有聚合物復(fù)合太陽能電池工作原理CdSe納米晶/P3HT復(fù)合太陽能電池CdSe的帶隙隨著粒徑的大小而逐漸變化，對太陽光的吸收也隨著變化；在可見光范圍內(nèi)具有非常好的吸收；Cd基化合物納米晶是很好的電子受體，容易實現(xiàn)激子的傳輸與分離，尤其是CdSe納米晶；合成方法成熟穩(wěn)定。 2002年美國

3、加利福尼亞州立大學(xué)伯克利分校的Alivisatos研究組使用CdSe半導(dǎo)體納米棒為受體，與P3HT共混制備了共輒聚合物/半導(dǎo)體納米晶雜化電池，能量效率為1.7%,開辟了有機無機復(fù)合電池的新方向。 吡啶處理 在獲得納米晶后，通過吡啶回流的方式，使納米晶表面富集吡啶配體。 其他表面配體也相繼用于對納米晶表面的改性，如氯化物、胺、硫醇等。 對納米晶表面配體進行還原處理 Kriiger通過對表面配體進行還原，減少配體的鏈長，從而改善了太陽能電池的性能。用己酸處理后納米晶一方面其吸收特性保持不變，另一方面由于配體鏈長的縮短導(dǎo)致顆粒之間的間距減小，提高了電子的傳遞效率，最終電池效率達到2%。2、納米晶表面

4、配體對太陽能電池性能的影響 納米晶與聚合物的添加比、溶劑種類、熱處理條件等對納米晶與聚合物界面性能有直接影響。 3、納米晶與聚合物界面電荷傳輸與分離的優(yōu)化 納米晶與聚合物的添加比：當(dāng)納米晶的添加量較少時，無法使之與聚合物間形成互相貫穿的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而阻礙電荷的產(chǎn)生和電子傳輸。而當(dāng)添加量過多時，很難實現(xiàn)納米晶的充分分散，甚至?xí)斐奢^大的界面相分離。溶劑的選擇：制備納米晶聚合物太陽能電池時，溶劑對納米晶的分散程度及納米晶與聚合物薄膜的性能具有重要影響。熱處理工藝：熱處理是一種常用的增強有機分子遷移率的方法，合理的熱處理溫度不僅有助于除去光活性層中的低沸點有機溶劑，減小電荷傳輸障礙，還可以有效縮短納

5、米晶之間的距離，便于電子傳遞。 一種改善聚合物與納米粒子相溶性的方法是直接在聚合物分子鏈上引入極性官能團以使納米粒子直接吸附在聚合物分子鏈上，這樣較好地解決了納米CdSe在聚合物中的分散問題。4、改善有機聚合物與無機納米晶之間的相溶性CdSePPolymer1與CdSePPolymer4在不同CdSe含量下的能量轉(zhuǎn)換效率曲線結(jié)語 目前, 納米復(fù)合材料的研究與開發(fā)還處于起步階段, 有待進一步的理論研究。其中, 形成各種聚合物基有機一無機納米復(fù)合材料的雜化機理; 形成的熱力學(xué)與動力學(xué)問題; 聚合物與無機物的界面鍵合型式、界面的穩(wěn)定性、界面在剪切力作用下的行為、材料的結(jié)構(gòu)與性能、各種功能性的開發(fā),以及原料種類、含量、雜化