谈谈基于硫化镉（CdS）纳米结构有序本体异质结杂化太阳能电池-

论文导读：
摘要：有机太阳能电池,特别是聚合物太阳能电池由于质量轻、柔性高、成本低、可溶液加工,已经成为科学界和工业界探讨的热点。以1958年第一个肖特基结有机太阳能电池制备出来到现在,有机太阳能电池的器件结构已经经历了双层异质结结构、本体异质结结构,开始向有序本体异质结结构迈进。目前,有序本体异质结作为一种理想的器件构型,最容易实现的系统便是基于无机纳米线/棒阵列结构的有机无机杂化太阳能电池。但是这类杂化电池的能量转换效率仍然普遍偏低。其中急需解决的不足主要有无机纳米阵列结构和晶体质量的优化、聚合物在纳米阵列间的填充、有机无机界面自耦合及改善等不足。尽管如此,这类杂化电池相对于全有机太阳能电池往往会呈现出截然不同的空气稳定性。由此本论文将以有序本体异质结杂化器件的实现、有机无机界面改善及杂化电池稳定性等方面进行探讨。本论文第一章综述了有机太阳能电池的基本知识、有机太阳能电池器件结构的演化历史、有序本体异质结太阳能电池的实现策略及基于无机纳米阵列的有序本体异质结杂化太阳能电池的最新探讨进展。第二章我们通过电化学沉积法同步调制约备了表面准有序的纳米针叶化CdS薄膜,并通过空间电荷限制电流法及den Boer法探讨了热退火前后CdS薄膜的电荷传输性能。最后,我们将表面纳米针叶化CdS薄膜与聚3-己基噻吩(P3HT)复合制备了准有序的有机无机杂化太阳能电池,取得了0.057%的能量转换效率。鉴于有机无机复合界面在杂化太阳能电池中的重要量,第三章我们采取N719染料对CdS纳米棒阵列表面进行修饰。实验发现N719染料对CdS纳米棒表面的陷阱态进行了有效淬灭、同时引入的N719染料作为CdS纳米棒和聚合物界面间的电荷传输过渡层和偶极层,有效改善了有机无机界面的激子分离和电荷传输,抑制了自由载流子的反向复合,同时也使整个器件的传输性能、复合损耗得到了极大改善。最终使得器件的短路电流、开路电压、填充因子及能量转换效率均得到了大幅提升。N719修饰后器件的能量转换效率以0.031%提升到了0.243%。在第四章我们以CdS纳米棒阵列／聚苯乙烯撑(MEH-PPV)有序复合系统为载体,探讨了基于CdS纳米棒阵列结构的杂化电池的空气稳定性。发现此类杂化电池随着其在空气中暴露时间的延长,器件的各项性能指标均发生显著提升。15天后器件的能量转换效率提升了11倍。我们通过一系列的荧光、电荷传输浅析揭示了CdS纳米棒表面电子陷阱与空气中的氧相互作用的机理。这一机理和M[EH-PPV-氧相互作用共同贡献于器件的空气稳定性,而且这两种机制对于器件空气稳定性的贡献比例会随着器件在空气中暴露时间的延长而发生变化。我们相信上面陈述的探讨对于基于有序本体异质结的有机无机杂化太阳能电池的实现、性能及工作稳定性的改善均有着重要的作用。关键词：有机无机杂化太阳能电池论文有序本体异质结论文电荷传输论文界面修饰论文空气稳定性论文
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摘要5-7
Abstract7-11
第1章 绪论11-29

1.1 引言11-12

1.2 有机太阳能电池的工作原理及表征12-13

1.3 有机太阳能电池器件结构演化13-15

1.4 有序本体异质结构型的实现15-21

1.5 CdS纳米棒阵列/聚合物有序本体异质结杂化电池21-23

1.6 课题的提出及作用23-24

1.7 参考文献24-29

第2章 表面纳米针叶化CdS薄膜的电化学制备、传输性能探讨及其在杂化太阳能电池中的运用29-43

2.1 实验部分29-31

2.

1.1 实验原料29

2.

1.2 表面纳米针叶化CdS薄膜的电化学制备29-30

2.

1.3 表面纳米针叶化CdS薄膜单层器件的制备与表征30

2.

1.4 表面纳米针叶化CdS薄膜/P3HT杂化电池的制备与表征30-31

2.2 结果与讨论31-39

2.1 表面纳米针叶化CdS薄膜的表征与浅析31-32

2.2 表面纳米针叶化CdS薄膜的传输性能探讨32-36

2.3 表面纳米针叶化CdS薄膜在准有序杂化太阳能电池中的运用36-39

2.3 本章小结39

2.4 参考文献39-43

第3章 N719界面修饰对CdS纳米棒阵列/P3HT有序本体异质结杂化太阳能电池性能的影响43-55

3.1 实验部分44-45

3.

1.1 实验原料44

3.

1.2 CdS纳米棒阵列的水热法制备44

3.

1.3 CdS纳米棒阵列/P3HT有序杂化太阳能电池的制备44-45

3.

1.4 CdS纳米棒阵列/P3HT有序杂化太阳能电池的表征45

3.2 结果与讨论45-52
3.

2.1 CdS纳米棒阵列/P3HT复合膜的表征与浅析45-47

3.

2.2 N719界面修饰对CdS纳米棒阵列/P3HT杂化电池性能的影响47-52

3.3 本章小结52

3.4 参考文献52-55

第4章 CdS纳米棒阵列/MEH-PPV有序本体异质结杂化太阳能电池空气稳定性的探讨55-69

4.1 实验部分56-57

4.

1.1 实验原料56

4.

1.2 CdS纳米棒阵列/MEH-PPV杂化电池的制备56-57

4.

1.3 CdS纳米棒阵列/MEH-PPV杂化电池的表征57

4.2 结果与讨论57-65
4.

2.1 CdS纳米棒阵列/MEH-PPV复合膜的表征与浅析57-58

4.

2.2 CdS纳米棒阵列/MEH-PPV杂化电池的空气稳定性58-60

4.

2.3 CdS纳米棒阵列/MEH-PPV杂化电池的空气稳定性机理探讨60-65

4.3 本章小结65-66

4.4 参考文献66-69

第5章 主要结论与革新点69-71
附录——气相法制备本征态聚噻吩/PCBM复合纳米颗粒71-81
作者介绍81-83