《陣列化矽納米線/共軛聚合物雜合太陽能電池性能研究》是依託華南師範大學，由章勇擔任項目負責人的聯合基金項目。
基本介紹
- 中文名：陣列化矽納米線/共軛聚合物雜合太陽能電池性能研究
- 項目類別：聯合基金項目
- 項目負責人：章勇
- 依託單位：華南師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目針對共軛聚合物光伏材料存在載流子遷移率低、太陽光譜吸收範圍窄等不利因素，擬採用陣列化矽納米線與共軛聚合物形成無機/聚合物雜合的p-n結型太陽能電池，利用矽納米線陣列對太陽光譜范具有高的吸收率及其本身高載流子遷移率的特性來提高有機太陽能電池的光電轉換效率。重點研究用圖案掩膜與金屬誘導化學腐蝕方法在體矽上生長出形狀可控的陣列化矽納米線的製備技術，分析陣列化矽納米線/共軛聚合物雜合p-n結型太陽能電池體系中的光吸收、激子擴散和解離以及自由載流子輸運和抽取等關鍵科學問題，並探討相關物理機理；進一步研究矽納米線的尺寸與表面修飾、聚合物形貌、聚合物在矽納米線中的填充及聚合物與矽納米線間接觸等問題，並分析這些因素對矽納米線/聚合物雜合p-n結型太陽能電池性能的影響，探索實現高效率的矽納米線/共軛聚合物雜合太陽能電池的製備方法。
結題摘要
本項目針對共軛聚合物光伏材料存在載流子遷移率低、太陽光譜吸收範圍窄等不利因素，研究出陣列化矽納米線與共軛聚合物雜合的pn結型太陽能電池，利用矽納米線陣列對太陽光譜範圍具有高的吸收率及其高載流子遷移率的特性來提高有機太陽能電池的光電轉換效率。重點研究金屬誘導化學濕法腐蝕方法在體矽上生長出形狀可控的陣列化矽納米線的製備技術，研製出n型矽納米線陣列與聚合物PEDOT:PSS雜合的pn結型太陽能電池，提出溶液浸置法和溶液真空抽氣法來調節聚合物在矽納米線陣列中的覆蓋與填充及聚合物與矽納米線表面的接觸特性及其對有機/無機雜合太陽能電池性能的調控，結果發現溶液真空抽氣法能有效地調控PEDOT:PSS與矽納米線之間的有機覆蓋和接觸，同時還能夠減少在溶液處理過程中空氣對PEDOT:PSS與矽納米線表面的氧化，相應的雜合太陽能電池光電轉換效率為9.22%。其次，研究化學濕法腐蝕製備錐形矽陣列及其與PEDOT:PSS雜合的pn結太陽能電池，探討了PEDOT:PSS在錐形矽表面的有機覆蓋和接觸、錐形矽表面的鈍化和AgNWs透明導電層製備及其與PEDOT:PSS的接觸情況，相應的雜合太陽能電池光電轉換效率為8.29 %。研究結果發現PEDOT:PSS溶液的濃度、粘度、旋塗速度和旋塗環境等因素對納米矽/聚合物雜合太陽能電池性能有重要影響，在氮氣氛圍旋塗高濃度的PEDOT:PSS溶液有利於改善雜合太能電池的光電轉換效率。此外，研究了乙酸旋塗處理和後期熱退火來提高PEDOT:PSS薄膜導電率，結果發現旋塗環境的濕度和熱退火溫度對PEDOT:PSS薄膜的導電率有重要影響。
