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Sb2S3作为一种Ⅴ-Ⅵ族直接带隙的半导体材料,其禁带宽度约为1.7~1.9eV,在可见光范围内具有可观的吸收。本文以有机太阳能电池为研究对象,通过化学浴法在TiO2表面沉积Sb2S3过渡层,并分析其对器件性能影响的原因及相关机理。 在有机/无机共混太阳能电池体系中,我们探讨了Sb2S3层的引入对器件TiO2薄膜(flim)/TiO2纳米纤维(nanofiber)/烷基取代的3-烷基噻吩(P3HT)/PEDOT∶PSS/Ag的光电性能的影响。并对未退火的TiO2纳米纤维采用四氢呋喃(THF)蒸汽进行处理,以改善纳米纤维之间以及纳米纤维与衬底之间的接触。再在此基础上,在TiO2 nanofiber表面沉积Sb2S3,以沉积时间为变量,研究Sb2S3厚度对器件性能的影响。探索得到最优器件的沉积时间为3h。随后对不同条件下制备器件的光电性能以及界面特性进行了分析。研究发现Sb2S3层的引入增加了器件的复合,对应器件的填充因子下降了。但是Sb2S3层提高了器件的光吸收,使得短路电流提高很多,最终器件的光电转换效率提升到2.32%。 在基于P3HT∶ phenylC61-butyric acid methylester(PCBM)纯有机太阳能电池体系中,尝试在ITO/TiO2/P3HT∶PCBM/PEDOT∶PS S/Ag电池中的TiO2/P3HT∶PCBM界面引入Sb2S3层。以沉积时间为变量,研究不同厚度的Sb2S3层对器件性能的影响。得到了最佳沉积时间为40min。AFM分析发现在40min时Sb2S3层的表面粗糙度最大,达到了19.96nm。为了进一步的探明器件性能变化的原因,测试不同沉积时间下制备器件的透过和吸收光谱,结果显示沉积时间越长,器件的透过率越低,吸收率越高。但对应Sb2S3沉积40min时制备的电池的外量子转换效率最高。进一步对得到了器件的阻抗和暗电流图谱进行分析,研究发现Sb2S3的引入减小复合电阻,增大电容。对应器件的填充因子减小,短路电流增大,最优条件下器件的光电转换效率达到3.96%。