论文部分内容阅读
硒化镉(CdSe)是一种典型的直接带隙Ⅱ-Ⅵ族半导体材料，在可见光范围有比较好的吸光性能，被广泛的应用到太阳能器件中。CdSe的制备工艺较成熟，本文采用化学浴沉积法制备CdSe，对其物相和形貌进行了表征，并用其对二氧化钛(TiO2)进行修饰，研究了对杂化太阳能电池和倒结构太阳能电池光电性能的影响规律和作用机理。本论文主要包括以下两个部分: 在有机/无机杂化太阳能电池体系中，我们探讨了CdSe层的引入对器件TiO2薄膜(flim)/TiO2纳米纤维(NFs)/烷基取代的3-烷基噻吩(P3HT)/PEDOT∶PSS/Ag的光电性能的影响规律和作用机理。我们首先通过静电纺丝的方法制备TiO2 NFs，然后，我们以沉积时间为变量控制CdSe层的厚度，并研究了CdSe厚度对器件性能的影响，结果表明，沉积时间为60min时能得最优性能的器件。我们对各器件的参数进行了测试和分析，结果表明，CdSe层的引入会减小器件的复合电阻，增加器件中载流子的复合，使得器件的填充因子(FF)降低。但是，由于CdSe在可见光区域有可观的吸收，使得器件的短路电流密度(Jsc)有大幅度的提高，最终使得器件的总体性能得到提高，光电转化效率达到了0.76％。 在基于P3HT∶ phenylC61-butyric acid methylester(PCBM)的纯有机太阳能电池体系中，研究了CdSe层沉积时间对ITO/TiO2film/CdSe/P3HT∶PCBM/PEDOT∶P--SS/Ag器件性能的影响，并发现沉积时间为10min时能得到最优性能的器件，其PCE由2.25％提高到2.79％。为了研究CdSe在P3HT∶ PCBM体系中的作用机理，我们制备了结构为ITO/CdSe/P3HT∶PCBM/PEDOT∶PSS/Ag的器件，并分别对以TiO2、CdSe和TiO2/CdSe为中间层的有机太阳能器件进行了一系列形貌、光电性能和电化学性能的表征。AFM分析结果表明CdSe层在ITO上沉积的很不均匀，而能较均匀的沉积在TiO2表面，且对TiO2的表面性能改变不大。光致荧光光谱测试结果显示，以TiO2/CdSe为中间层的有机太阳能器件与以TiO2和CdSe为中间层的器件相比产生荧光的光强最低，提高了激子分离效率。从暗态下的阻抗谱中的尼奎斯特点可以看出，以TiO2/CdSe为中间层的器件中电荷的复合程度更小。此外，TiO2/CdSe结构在可见光区域增加了器件的外部量子效率(EQE)，根据所有测试的结果，我们分析了在最优沉积时间下，器件各项性能提高的原因。