【摘 要】
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太阳能作为人类解决能源和环境问题的一个重要选择,在全世界范围内受到了越来越多的关注。其中,硅（Si）/聚（3,4-乙烯二氧噻吩）-聚苯乙烯磺酸（PEDOT:PSS）异质结太阳能电池因具有理论极限效率高、成本低,加工工艺简单等特点,得到了广泛的研究,但是其光电转换效率仍然具有比较大的发展潜力。Si/PEDOT:PSS异质结太阳能电池的界面对电池性能具有非常重要的影响,质量高的界面有助于促进硅基体对光
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太阳能作为人类解决能源和环境问题的一个重要选择,在全世界范围内受到了越来越多的关注。其中,硅（Si）/聚（3,4-乙烯二氧噻吩）-聚苯乙烯磺酸（PEDOT:PSS）异质结太阳能电池因具有理论极限效率高、成本低,加工工艺简单等特点,得到了广泛的研究,但是其光电转换效率仍然具有比较大的发展潜力。Si/PEDOT:PSS异质结太阳能电池的界面对电池性能具有非常重要的影响,质量高的界面有助于促进硅基体对光的吸收利用,同时也能够促进界面处的载流子分离,抑制载流子的复合进而提高电池的性能。本文以优化Si/PEDOT:PSS异质结太阳能电池的界面,提高电池光电转换效率为目标,从硅基体表面羟基化处理、多巴胺包覆多壁碳纳米管薄膜界面层,多巴胺@石墨烯复合薄膜界面层引入这三个方面,开展了关于通过电池界面优化提高Si/PEDOT:PSS异质结太阳能电池器件性能的研究。取得的主要成果有:（1）通过低浓度的Na OH溶液来实现硅基体表面的羟基化,提高了太阳能电池的填充因子（FF）和短路电流(Jsc)。硅基体表面的羟基化后,即增强了硅基体的润湿性,改善PEDOT:PSS薄膜与硅基体的界面接触,有助于载流子的分离,也刻蚀了硅基体表面,增强了硅基体的陷光能力,提高了电池对光的吸收利用。羟基化处理15 min后,电池性能达到最优,电池器件光电转换效率（PCE）达到12.05%。（2）通过在Si与PEDOT:PSS之间引入多壁碳纳米管＆多巴胺薄膜作为界面层,能够提升太阳能电池的开路电压(Voc),FF和Jsc,多巴胺的包覆不仅能够提升碳纳米管在水中的分散性,有利于硅基体表面碳纳米管网络的形成,更进一步提高电池器件的FF和Jsc。多壁碳纳米管＆多巴胺薄膜能够增强电池的减反能力,促进电池对光的吸收利用,并且抑制Si/PEDOT:PSS界面处载流子的复合,提高界面质量。当溶液中多壁碳纳米管含量为1 mg/ml时,制备的太阳能电池PCE为12.49%。（3）引入多巴胺@石墨烯薄膜作为界面层后,太阳能电池的FF和Jsc得到了明显的提高。多巴胺@石墨烯薄膜的引入,能够增强电池在300～450 nm和650～1100nm波长范围内的减反能力,促进电池对光的吸收利用,并且优化了电池的界面,促进载流子的分离。当多巴胺@石墨烯溶液中石墨烯含量为1.5 mg/ml时,制备的太阳能电池的PCE为13.15%。
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