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Si/PEDOT:PSS杂化电池,相比于传统的硅太阳电池,制作工艺更简单,成本也更低,而且传统的硅太阳能电池中的一些成熟的工艺也可以被杂化电池充分利用。为了追求更高的光电转换效率,研究人员对这种杂化电池从器件的不同角度都进行了充分的研究,包括如何提高光的吸收,减少电荷的复合,优化电极以便更好地收集载流子。因此作为空穴传输层的p型聚合物材料PEDOT:PSS以及硅与背电极之间的界面特性在非掺杂异质结太阳能电池中载流子输运的动态过程中起着至关重要的作用。基于以上两点,本论文通过低温钝化技术优化接触界面特性提高电池的光电转换效率,同时通过纳米压印技术调控PEDOT:PSS功函数以及改变PEDOT:PSS纵向分子排布提高PEDOT:PSS薄膜的纵向导电率,优化Si/PEDOT:PSS界面特性。主要工作内容如下:(1)采用醌氢醌/甲醇溶液(QHY/Me OH溶液)通过湿化学法在较低的温度下在硅表面嫁接半醌(QH)分子优化界面特性。QHY在Si表面的持续嫁接逐渐饱和了Si表面的悬挂键,通过XPS的测试,这种化学钝化使得QHY单分子层在Si表面的覆盖率达到了44.55%,极大地降低了表面缺陷态密度。钝化过程中产生的界面偶极子,使得负电荷远离n型Si表面,在Si表面形成强反型层,这种场效应钝化与化学钝化共同作用,减少了表面复合速率,使少子寿命从十几微秒优化到近500μs。在Si/Al界面,QHY层的介入降低了背面Al电极的功函数,使Si/Al之间的接触由肖特基接触转变为欧姆接触,形成电子选择性钝化背接触,更有利于电子的收集。(2)将QHY钝化层应用到Si/PEDOT:PSS电池结构中,进行电池性能的测试。一方面,在Si/Al界面,QHY偶极层的介入使硅导带边偏移,提高了n-Si/PEDOT:PSS HSCs的整体内建电势,获得了高开路电压。另一方面,QHY钝化层的介入,使得n-Si/PEDOT:PSS界面之间异质接触突变为p+n结,QHY苯环上的负电荷排斥电子增加了n-Si与p+层之间的势垒,提高了整体的内建电势,加速了光生载流子的分离。最终通过QHY修饰,Si/PEDOT:PSS HSCs产生了13.3%光电转换效率,开路电压达到了640m V。(3)采用有纳米结构的PDMS弹性模板在氮气环境下通过调控压强压印PEDOT:PSS薄膜,通过原子力显微镜(AFM)对新的薄膜形态进行表面形貌、表面电势以及导电性的测试,确定纳米压印使得PEDOT与PSS之间库仑作用降低,发生相分离,从而改变PEDOT:PSS的功函数,同时也提升了纵向导电率。