CdSe的形貌调控及其对P3HT/CdSe太阳能电池性能的影响

【摘要】：如何改变现有的能源结构，提高可持续发展的再生能源的利用率，已经成为世界各国人民和政府极为关注的问题。太阳能是来自于太阳内部核聚变的能量，如果能将太阳辐射到地球表面的能量合理高效的利用，将极大的改善现有的能源危机问题。 本论文旨在制备P3HT/CdSe有机/无机杂化异质结材料，并将其用作聚合物太阳能电池中的活性层材料，重点考察不同形貌的CdSe对光电性能的影响。 首先制备异质结中的给体材料，以3-己基噻吩单体为原料，通过FeCl3氧化聚合制备聚3-己基噻吩，并通过NMR证明了其规整性为92.7%，通过GPC证明了其数均分子量为109903，且分子量分布指数为3.514。随后制备了异质结中的受体材料CdSe，通过HRTEM和UV等对粒子进行表征，先制备了粒径在2-4nm的球形量子点，通过XRD证明了量子点是立方晶系的。在TDPA/TOPO体系中，以TDPA为配体，得到了多边形的CdSe，通过XRD证明了量子点是立方晶系的。最后用HPA作为配体，通过改变HPA的比例制备了具有一定长径比的纳米棒，通过XRD证明了得到的CdSe是六方晶系的。再分别用UV测试P3HT和CdSe的光学带隙，用电化学循环伏安法测试HOMO能级。 最后将P3HT和CdSe以一定比例混合作为活性层材料，首先确定两者以1:9的比例混合，为了弥补ITO玻璃的缺陷，在旋涂活性层材料之前先旋涂一层导电聚合物PEDOT:PSS，再旋涂活性层材料，再蒸镀一层ZnO和Al，在模拟太阳光源下测试其I-V曲线，证明了其具有一定的光电性能，且CdSe纳米棒作为受体材料的电池的器件效率最好。 【关键词】：聚3-己基噻吩 硒化镉 有机/无机杂化异质结
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-15
• 第一章 绪论15-30
• 1.1 研究背景与意义15-16
• 1.2 太阳能电池的分类和技术16-20
• 1.2.1 晶体硅太阳能电池17-18
• 1.2.2 高效Ⅲ-Ⅴ族化合物太阳能电池18
• 1.2.3 铜铟镓硒薄膜太阳电池18-19
• 1.2.4 有机本体异质结太阳能电池19-20
• 1.3 太阳能电池的评价20-22
• 1.3.1 太阳能电池的电流-电压分析21
• 1.3.2 太阳能电池的表征21-22
• 1.4 P3HT 的研究进展22-23
• 1.5 CdSe 的研究进展23-27
• 1.6 P3HT 和 CdSe 的能带结构27-28
• 1.7 本论文选题背景和研究意义28-29
• 1.8 本文主要研究内容29-30
• 第二章 实验设备以及主要测试手段30-34
• 2.1 实验药品30-31
• 2.2 实验设备和实验仪器31
• 2.3 实验表征方法31-34
• 2.3.1 表面形貌和结构分析31-32
• 2.3.2 光谱分析32
• 2.3.3 霍尔测试系统32-33
• 2.3.4 电化学工作站33
• 2.3.5 I-V 测试系统33-34
• 第三章 P3HT 的制备和物性表征34-45
• 3.1 聚-3 己基噻吩（P3HT）的制备34-35
• 3.1.1 反应温度的影响34
• 3.1.2 提纯34-35
• 3.2 P3HT 的物性表征35-44
• 3.2.1 P3HT 的 NMR35-38
• 3.2.2 P3HT 的 GPC38-39
• 3.2.3 P3HT 的红外、紫外、拉曼39-42
• 3.2.4 P3HT 的 TG 和 DSC42-44
• 3.3 本章小结44-45
• 第四章 CdSe QDs 的制备和物性表征45-61
• 4.1 CdSe QDs 的制备45-46
• 4.1.1 温和的反相胶束法45
• 4.1.2 高温反相胶束法45-46
• 4.2 温和的反相胶束法 CdSe QDs 的物性表征46-54
• 4.2.1 反应温度的影响46-51
• 4.2.2 反应时间的影响51-54
• 4.3 高温反相胶束法 CdSe QDs 的物性表征54-56
• 4.4 CdSe Polygon 的制备56-57
• 4.5 CdSe Polygon 的物性表57-60
• 4.6 本章小结60-61
• 第五章 CdSe 纳米棒的制备和物性表征61-70
• 5.1 CdSe 纳米棒的制备61-62
• 5.2 CdSe 纳米棒的物性表征62-69
• 5.3 本章小结69-70
• 第六章 电池的组装和性能测试70-86
• 6.1 电池组装条件的研究70-77
• 6.1.1 ITO 和溶液的预处理70-71
• 6.1.2 PEDOT:PSS 的旋涂、退火和表面形貌测试71-74
• 6.1.3 （P3HT+CdSe）的旋涂、退火和表面形貌测试74-77
• 6.2 P3HT、CdSe 的能带测试（C-V）77-81
• 6.3 P3HT、CdSe 的载流子迁移率测试（Hall）81
• 6.4 ITO/PEDOT:PSS/（P3HT+CdSe）/ZnO/Al 的 I-V 测试81-85
• 6.5 本章小结85-86
• 第七章 全文总结86-87
• 参考文献87-91
• 致谢91-92
• 研究成果及发表的学术论文92-93
• 作者和导师简介93-94
• 附件94-95

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