有机无机复合太阳能电池课件

1、无机纳米材料/有机聚合物复合太阳能电池的原理及性能提高的途径报告人：袁倩敏学号：131200009研究背景晶体硅太阳能电池成本太高 染料敏化太阳能电池的液体的泄漏、电池封装困难有机太阳能电池电子迁移能力极低由有机物电子给体、无机电子受体的共混体系组成的有机无机复合太阳能电池，既具有有机电池的优点，又具有无机半导体的很多优良性能，如能级可调、大的消光系数以及多光子效应等，同时又解决了有机电池内部激子分离困难问题有机无机复合太阳能电池的结构 由光阳极和光阴极电极材料、电子空穴传输层材料、活性层材料共同构成 将无机半导体纳米晶加入到聚合物中形成复合光活性层，共同吸收光子产生载流子。光阳极材料：FTO

2、，掺杂氟的Sn02透明导电玻璃，ITO导电玻璃的替换用品 光阴极电极材料：Al，起收集电子和连接外电路的作用 电子空穴传输层材料：PEDOT:PSS ，对于吸收层产生的空穴进行收集传输活性层材料：有机聚合物和无机纳米晶复合材料，有机聚合物材料用作电子给体和空穴传输介质；纳米晶用作电子受体和电子传输介质。无机纳米晶/有聚合物复合太阳能电池工作原理CdSe纳米晶/P3HT复合太阳能电池CdSe的带隙随着粒径的大小而逐渐变化，对太阳光的吸收也随着变化；在可见光范围内具有非常好的吸收；Cd基化合物纳米晶是很好的电子受体，容易实现激子的传输与分离，尤其是CdSe纳米晶；合成方法成熟稳定。 2002年美国

3、加利福尼亚州立大学伯克利分校的Alivisatos研究组使用CdSe半导体纳米棒为受体，与P3HT共混制备了共辄聚合物/半导体纳米晶杂化电池，能量效率为1.7%,开辟了有机无机复合电池的新方向。 吡啶处理 在获得纳米晶后，通过吡啶回流的方式，使纳米晶表面富集吡啶配体。 其他表面配体也相继用于对纳米晶表面的改性，如氯化物、胺、硫醇等。 对纳米晶表面配体进行还原处理 Kriiger通过对表面配体进行还原，减少配体的链长，从而改善了太阳能电池的性能。用己酸处理后纳米晶一方面其吸收特性保持不变，另一方面由于配体链长的缩短导致颗粒之间的间距减小，提高了电子的传递效率，最终电池效率达到2%。2、纳米晶表面

4、配体对太阳能电池性能的影响 纳米晶与聚合物的添加比、溶剂种类、热处理条件等对纳米晶与聚合物界面性能有直接影响。 3、纳米晶与聚合物界面电荷传输与分离的优化 纳米晶与聚合物的添加比：当纳米晶的添加量较少时，无法使之与聚合物间形成互相贯穿的网络结构，从而阻碍电荷的产生和电子传输。而当添加量过多时，很难实现纳米晶的充分分散，甚至会造成较大的界面相分离。溶剂的选择：制备纳米晶聚合物太阳能电池时，溶剂对纳米晶的分散程度及纳米晶与聚合物薄膜的性能具有重要影响。热处理工艺：热处理是一种常用的增强有机分子迁移率的方法，合理的热处理温度不仅有助于除去光活性层中的低沸点有机溶剂，减小电荷传输障碍，还可以有效缩短纳

5、米晶之间的距离，便于电子传递。 一种改善聚合物与纳米粒子相溶性的方法是直接在聚合物分子链上引入极性官能团以使纳米粒子直接吸附在聚合物分子链上，这样较好地解决了纳米CdSe在聚合物中的分散问题。4、改善有机聚合物与无机纳米晶之间的相溶性CdSePPolymer1与CdSePPolymer4在不同CdSe含量下的能量转换效率曲线结语 目前, 纳米复合材料的研究与开发还处于起步阶段, 有待进一步的理论研究。其中, 形成各种聚合物基有机一无机纳米复合材料的杂化机理; 形成的热力学与动力学问题; 聚合物与无机物的界面键合型式、界面的稳定性、界面在剪切力作用下的行为、材料的结构与性能、各种功能性的开发,以及原料种类、含量、杂化