对硅pedotpss杂化光伏电池背接触改善的研究(附件)【字数：13926】
摘 要摘 要在本论文中，我们制备了基于聚(3,4 -二氧乙基噻吩 )-聚苯乙烯磺酸（PEDOT:PSS）/硅（Si）的有机-无机杂化太阳能电池，并通过改善该杂化器件的背接触，从而提高该器件的光电转换效率。我们通过低温下溶液旋涂的方法，在Si/PEDOT:PSS杂化太阳能电池的铝背电极和平面硅基底之间插入一层聚乙烯亚胺（PEI），改善了该器件的背接触。与参比器件（未插入PEI层的器件）9.11%的光电转换效率相比，插入PEI层后我们获得了10.26%的光电转换效率。通过对器件进行电流-电压特性曲线测试发现，与参比器件相比，插入PEI层后，器件的短路电流密度、填充因子和光电转换效率都有了明显的提升。通过对暗态下器件的电流密度-电压曲线拟合，发现插入PEI层后电池的反向饱和电流密度和品质因子都有所降低，证实PEI层的插入减少了器件内部的电荷复合，从而改善了器件性能。为了探究器件性能得以改善的原因，我们计算了插入PEI层前后器件的串联电阻，发现随PEI层的插入，器件的串联电阻减小，这是器件性能得以改善的原因。关键词Si/PEDOT:PSS杂化太阳能电池；背接触；PEI；串联电阻；
目 录
诸论1
1.1 引言1
1.2 太阳能电池的基础2
1.2.1固体能带理论2
1.2.2太阳能电池的工作原理3
1.2.3太阳能电池的特性参数4
1.3 基于Si/PEDOT:PSS杂化太阳能电池的介绍5
1.3.1太阳能电池的种类5
1.3.2基于Si/PEDOT:PSS杂化太阳能电池的工作机理和结构表征7
1.3.3对于Si/PEDOT:PSS杂化太阳能电池的优化7
1.4本文的主要内容 9
第二章 PEI层的插入对Si/PEDOT:PSS杂化太阳能电池的影响11
2.1 引言11
2.2 实验内容11
2.2.1实验试剂12
2.2.2实验仪器12
2.2.3实验过程12
2.3 实验结果与讨论14
2.3.1器件结构14 2.3.2PEI层的插入对电池性能的影 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
响14
2.4 小结18
第三章 结语20
致谢21
参考文献22 绪论
1.1 引言
随着世界总人口的持续增长和现代化经济的快速发展，人们对于能源的需求与日剧增。在目前的能源消费结构中，主要是依靠煤、石油、天然气等传统的化石燃料。然而这些资源在地球上的储量非常有限，据统计，全球石油可开采约45年，煤炭约230年，天然气约61年[1]。随着全球人口的急剧增长，世界化石燃料的供应正面临严重短缺的危机局面。另一方面，化石燃料的燃烧会造成环境的污染，导致全球气候变暖、海平面上升、沙漠化日益扩大等现象。因此，治理大气环境，减少温室气体的排放已刻不容缓，这就使得人们把目光转向了那些清洁的可再生资源。目前，这类资源主要有太阳能、生物能、地热能、风能、核能、氢能、潮汐能，其中越来越受到世界各国关注的太阳能具有能量巨大、清洁无害、是取之不尽用之不竭的可再生资源等特点。
太阳能的利用方式主要是光电转换和光热转换两种。光热转换的主要应用形式在太阳能热水器。而光电转换的主要应用在太阳能电池上，太阳能电池也叫光伏电池，利用半导体器件吸收太阳能，通过“光生伏特”效应产生电流和电压的一种装置。硅凭借其在地壳中含量丰富、合适的禁带宽度、性能稳定和无污染等特性而成为太阳能电池的首选材料，目前基于晶体硅的太阳能电池在整个太阳电池产业中占有90%的市场份额[1]。衡量太阳能电池性能好坏的主要标准是电池的光电转换效率和生产成本两个要素，至今为止，单晶硅的转换效率最高可达到25%。而就生产成本而言，基于有机物的太阳能电池相对较低，并且制备简便，但是其电池转换效率却非常低，目前报道过的有机太阳能电池实验室最高转换效率为10.6%[2]。为了能够同时利用无机物高转换效率和有机物的低生产成本、易制备等优点，基于无机/有机物的杂化太阳能电池成为了人们越来越关注的一类电池。
我国的太阳能资源极为丰富，全国各地的太阳年辐射总量都非常高。尤其是我国的西藏地区，那里太阳能资源最丰富。因为青藏高原地区广阔，平均海拔高度最高，大气层清洁，纬度低，日照时间长，从而造就这里极为丰富的太阳能资源。如何利用好太阳能资源使之造福于人类至关重要。太阳能电池的出现不仅仅缓解了能源问题危机和环境危机，而且还能充分利用到这类丰富的太阳能资源。我国对太阳能电池的研发也越来越重视，早在2011年国家就提出十二五期间我国太阳能电池的装机容量要达到15GW。就目前的能源使用格局而言，太阳能使用将会替代传统能源，并成为我国乃至世界能源的主要供给。太阳能电池的发展符合了目前的能源利用发展趋势。因此，我们要大力发展太阳能电池，充分利用太阳能资源。我们相信在未来不久光伏发电产业将会大大造福于人类。
目 录
诸论1
1.1 引言1
1.2 太阳能电池的基础2
1.2.1固体能带理论2
1.2.2太阳能电池的工作原理3
1.2.3太阳能电池的特性参数4
1.3 基于Si/PEDOT:PSS杂化太阳能电池的介绍5
1.3.1太阳能电池的种类5
1.3.2基于Si/PEDOT:PSS杂化太阳能电池的工作机理和结构表征7
1.3.3对于Si/PEDOT:PSS杂化太阳能电池的优化7
1.4本文的主要内容 9
第二章 PEI层的插入对Si/PEDOT:PSS杂化太阳能电池的影响11
2.1 引言11
2.2 实验内容11
2.2.1实验试剂12
2.2.2实验仪器12
2.2.3实验过程12
2.3 实验结果与讨论14
2.3.1器件结构14 2.3.2PEI层的插入对电池性能的影 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
响14
2.4 小结18
第三章 结语20
致谢21
参考文献22 绪论
1.1 引言
随着世界总人口的持续增长和现代化经济的快速发展，人们对于能源的需求与日剧增。在目前的能源消费结构中，主要是依靠煤、石油、天然气等传统的化石燃料。然而这些资源在地球上的储量非常有限，据统计，全球石油可开采约45年，煤炭约230年，天然气约61年[1]。随着全球人口的急剧增长，世界化石燃料的供应正面临严重短缺的危机局面。另一方面，化石燃料的燃烧会造成环境的污染，导致全球气候变暖、海平面上升、沙漠化日益扩大等现象。因此，治理大气环境，减少温室气体的排放已刻不容缓，这就使得人们把目光转向了那些清洁的可再生资源。目前，这类资源主要有太阳能、生物能、地热能、风能、核能、氢能、潮汐能，其中越来越受到世界各国关注的太阳能具有能量巨大、清洁无害、是取之不尽用之不竭的可再生资源等特点。
太阳能的利用方式主要是光电转换和光热转换两种。光热转换的主要应用形式在太阳能热水器。而光电转换的主要应用在太阳能电池上，太阳能电池也叫光伏电池，利用半导体器件吸收太阳能，通过“光生伏特”效应产生电流和电压的一种装置。硅凭借其在地壳中含量丰富、合适的禁带宽度、性能稳定和无污染等特性而成为太阳能电池的首选材料，目前基于晶体硅的太阳能电池在整个太阳电池产业中占有90%的市场份额[1]。衡量太阳能电池性能好坏的主要标准是电池的光电转换效率和生产成本两个要素，至今为止，单晶硅的转换效率最高可达到25%。而就生产成本而言，基于有机物的太阳能电池相对较低，并且制备简便，但是其电池转换效率却非常低，目前报道过的有机太阳能电池实验室最高转换效率为10.6%[2]。为了能够同时利用无机物高转换效率和有机物的低生产成本、易制备等优点，基于无机/有机物的杂化太阳能电池成为了人们越来越关注的一类电池。
我国的太阳能资源极为丰富，全国各地的太阳年辐射总量都非常高。尤其是我国的西藏地区，那里太阳能资源最丰富。因为青藏高原地区广阔，平均海拔高度最高，大气层清洁，纬度低，日照时间长，从而造就这里极为丰富的太阳能资源。如何利用好太阳能资源使之造福于人类至关重要。太阳能电池的出现不仅仅缓解了能源问题危机和环境危机，而且还能充分利用到这类丰富的太阳能资源。我国对太阳能电池的研发也越来越重视，早在2011年国家就提出十二五期间我国太阳能电池的装机容量要达到15GW。就目前的能源使用格局而言，太阳能使用将会替代传统能源，并成为我国乃至世界能源的主要供给。太阳能电池的发展符合了目前的能源利用发展趋势。因此，我们要大力发展太阳能电池，充分利用太阳能资源。我们相信在未来不久光伏发电产业将会大大造福于人类。
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