基于表面等离子体增强的聚合物太阳能电池研究

为有效地提高聚合物电池器件的光吸收和电荷收集,进而提高整体器件效率,采用氧化钼(MoO3)/银纳米粒子(Ag NPs)/氧化钼作为复合阳极缓冲层,制备了反型聚合物太阳能电池,并研究了在缓冲层中加入金属纳米颗粒对器件性能的影响.实验结果表明,在MoO3缓冲层中加入1 nm的Ag时,器件的短路电流密度和光电转换效率都得到了提高,短路电流密度从9.54 mA/cm2增加到12.83 mA/cm2,效率从2.14％提高到3.23％.Ag纳米颗粒的表面等离子体共振作用,有效地提高了器件的光吸收和电荷收集,提高了整体器件效率.     

基于表面等离子体增强的聚合物太阳能电池研究

为有效地提高聚合物电池器件的光吸收和电荷收集, 进而提高整体器件效率, 采用氧化钼(MoO₃)/银纳米粒子(Ag NPs)/氧化钼作为复合阳极缓冲层, 制备了反型聚合物太阳能电池, 并研究了在缓冲层中加入金属纳米颗粒对器件性能的影响。实验结果表明, 在MoO₃缓冲层中加入1 nm的Ag时, 器件的短路电流密度和光电转换效率都得到了提高, 短路电流密度从9.54 mA/cm²增加到12.83 mA/cm², 效率从2.14%提高到3.23%。Ag纳米颗粒的表面等离子体共振作用, 有效地提高了器件的光吸收和电荷收集, 提高了整体器件效率。     

CuPc/CuPc:C_(60)/Alq/Al结构的有机太阳能电池

制备了一种ITO/CuPc/CuPc∶C60/Alq/Al结构的PIN有机太阳能电池,采用Cu-phthalocyanine(CuPc)和fullerene(C60)的共混层作为光吸收层,CuPc和Alq作为空穴传输层和电子传输层.利用真空蒸发镀膜法制备各层有机薄膜,并用I-V曲线和紫外可见吸收光谱来表征器件性能.研究了器件的光吸收层、电子传输层、空穴传输层的膜厚参数对器件性能的影响.结果表明,当器件光吸收层、电子传输层、空穴传输层的厚度分别为15,30,40 nm时,器件的性能达到最优化.优化器件的短路电流密度JSC为2.07 mA.cm-2,开路电压VOC为0.56 V,填充因子FF为0.46,器件的能量转换效率达到0.53%.     

InP/InGaAsP/InP多量子阱太阳电池结构的优化研究

用金属纳米粒子沉积在InP/InGaAsP/InP多量子阱太阳电池表面,利用光散射来研究该电池改善后的光电性能。金属纳米粒子对量子阱太阳电池器件光电性能的作用结果是：用量子阱层与周围材料反射系数的差异来限制不同方向的入射光进入太阳电池器件侧面的传播路径。量子阱太阳电池通过这种结构优化设计,对于硅和 Au 纳米粒子,可以观察到短路电流密度分别增加了12.9%和7.3%,输出最大功率的转换效率分别增加了17%和1%。     

氧化石墨烯复合薄膜对钙钛矿太阳能电池光电性能的影响

为了提高钙钛矿太阳能电池的光电转化效率,在太阳能电池的电子传输层(Ti O2)和光吸收层(CH3NH3Pb I3)间掺入一层氧化石墨烯(GO)薄膜.通过扫描电子显微镜、X线衍射和紫外-可见分光光度计对钙钛矿太阳能电池的形貌和元素进行表征,利用介电-频谱测试仪和太阳能电池I-V测试仪分别对钙钛矿太阳能电池的介电性能和光电性能进行分析.实验结果表明:对比掺杂GO前后钙钛矿太阳能电池的光电性能,样品对紫外-可见光的吸收明显提升,介电损耗减小,模拟太阳光光照下光电流密度明显提高,达到15.15m A/cm2,开路电压达到0.537 V.实验表明掺入GO后,钙钛矿太阳能电池的光电性能显著提高.     

基于噻唑并噻唑结构的共轭聚合物太阳能电池材料的合成与表征

为了得到一种新型高效的聚合物太阳能电池材料,通过Stille聚合反应合成了一种以噻唑并噻唑为电子受体单元和硅基联噻吩为电子给体单元的交替共轭聚合物(PTTz-Si)。这种聚合物具有较窄的光学带隙(1.77eV)、较高的热稳定性以及比较宽泛的紫外可见吸收光谱,其良好的溶解性保证了可以通过溶液加工制备成有机太阳能电池器件,是一种潜在的聚合物太阳能电池活性层供体材料。通过核磁共振氢谱、碳谱、热重分析、紫外可见吸收光谱、凝胶渗透色谱和电化学等测试方法对该聚合物进行了表征,并且将聚合物与PC71CM共混制备聚合物太阳能电池器件,获取0.76%的光电转化效率。     

基于噻唑并噻唑结构的共轭聚合物太阳能电池材料的合成与表征简

为了得到一种新型高效的聚合物太阳能电池材料,通过Stille聚合反应合成了一种以噻唑并噻唑为电子受体单元和硅基联噻吩为电子给体单元的交替共轭聚合物（PTTz-Si）。这种聚合物具有较窄的光学带隙（1．77 eV）、较高的热稳定性以及比较宽泛的紫外可见吸收光谱,其良好的溶解性保证了可以通过溶液加工制备成有机太阳能电池器件,是一种潜在的聚合物太阳能电池活性层供体材料。通过核磁共振氢谱、碳谱、热重分析、紫外可见吸收光谱、凝胶渗透色谱和电化学等测试方法对该聚合物进行了表征,并且将聚合物与PC71 CM共混制备聚合物太阳能电池器件,获取0．76％的光电转化效率。     

研究合成新式银纳米三角

金属纳米粒子的表面等离子共振效应被认为是一种提高太阳能电池光吸收的有效手段,然而当金属纳米粒子被加入到有机太阳能电池的活性层内,金属纳米粒子既可以接受电子,也可以接受空穴,会导致电子和空穴重新复合,这严重影响了器件的光电转化效率。近日,中国科学院长春光学精密机械与物理研究所孙再成团队针对这一问题利用溶胶-凝胶法以银纳米三角为模型合成了具有超薄壳层的     

器件结构对聚合物太阳能电池内部光电强分布的影响

针对以电子给体聚(3-己基噻吩)(P3HT)和电子受体6,6-苯基-C61-丁酸甲酯(PCBM)共混薄膜为活性层的本体异质结聚合物太阳能电池,根据光学干涉效应和转移矩阵方法建立了非相干光吸收理论模型,研究了电极修饰层、活性层和阴极的厚度对电池内部光电场分布和活性层内部光电场强度的影响.结果表明:各功能层厚度对电池内部光电场分布和活性层光电场强度具有不同程度的影响,其中活性层和电极修饰层厚度的影响较大,而阴极厚度的影响较小;引入合适厚度的电极修饰层有利于增加活性层内部的光电场强度,提高太阳能电池的能量转换效率,改善器件的光伏性能.     

喷涂制备聚合物太阳能电池阳极缓冲层中所用溶液浓度对器件性能影响机理

以在空气中结构稳定和电导率高等特点的PEDOT:PSS为样本,针对溶液浓度与喷涂薄膜成膜特性及在此基础上制备的P3HT:PCBM体异质结聚合物太阳能电池器件,进行了表征和分析.结果表明:器件的电流密度和效率随喷涂溶液浓度增大而提高的原因是喷涂溶液浓度的增加导致所制得薄膜的表面粗糙度增大,从而增大了与体异质结的接触面积,提高了载流子的传输和收集效率;在采用浓度为66.67%的PEDOT:PSS水溶液喷涂制备的缓冲层基础上制备的P3HT:PCBM体异质结聚合物太阳能电池,短路电流达到12.08mA/cm2.     

氮掺杂对TiO_2薄膜光学性能的影响

目的研究氮掺杂对TiO2薄膜的折射率、透过率、吸收光谱和光学禁带宽度的影响,寻找最佳的掺N量,通过掺N来提高TiO2薄膜对可见光的敏感度。方法用射频磁控溅射方法在玻璃衬底上,控制氩气和氮气的流量比,生长出不同氮含量的TiO2薄膜。结果适量地掺杂可以提高薄膜的折射率;氮掺杂的TiO2薄膜的光学吸收边发生了明显的红移现象;可见光吸收带中存在肩峰的根本原因是出现了新的氮的2p能级。结论通过适量的氮掺杂可以有效地减小TiO2薄膜的光学禁带宽度,从而提高TiO2薄膜对可见光的响应和太阳光的利用效率,拓宽了TiO2薄膜在太阳能电池、光催化降解及建筑材料等方面的应用。     

掺杂与应力对ZrO2薄膜电子结构和光学性质的影响

利用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法系统地研究了掺杂和应力对ZrO_2薄膜的电子结构与光学性质的影响.本文首先研究了Hf原子替代掺杂对ZrO_2薄膜物性的影响,研究结果表明,Hf原子掺杂减小了ZrO_2薄膜的带隙和态密度大小,可在一定程度上降低其表面缺陷电荷和漏电流.掺杂Hf原子后介电峰和吸收峰的值明显下降,同时介电峰和吸收峰的波形均出现了窄化现象,半高宽显著减小.本文也着重研究了不同应力下四方晶相ZrO_2薄膜物理性质变化及规律.研究发现压应力显著调控了ZrO_2薄膜的带隙以及价带顶和导带底附近的能带结构.施加应力后吸收峰的吸收范围和强度均显著增大,峰值对应的光子能量蓝移则表明对紫外光的吸收随着应力的增加有所增强.在低能量红外和可见光区域,施加压应力后ZrO_2薄膜的折射率变大,但在紫外线区域,压应力使ZrO_2薄膜的折射率呈现出先增大后减小的波动特性.上述研究结果为ZrO_2薄膜材料的设计与应用提供了理论依据.     

基于CBP掺杂DPIHQZn的有机电致黄光器件

采用锌金属配合物DPIHQZn((E)-2-(4-(4,5-diphenyl-1H-imidazol-2-yl)styryl)quinolin-Zinc),将其掺杂到CBP中作为黄光发射层,制备了黄色有机电致发光器件(OLED),器件结构:ITO/2T-NATA(20 nm)/CBP:x wt.%DPIHQZn(30 nm)/Alq3(40 nm)/LiF(0.5 nm)/Al,研究了4种不同掺杂浓度(x=5,10,15,20)对黄光器件性能的影响,利用黄光发射层中主体材料与客体材料之间能量转移特性,得到了性能较好的有机电致黄光器件.在相同条件下,当掺杂浓度为15%时,其性能在4组器件中达到最佳,在驱动电压为14 V时呈黄光发射,器件最大亮度达到4 261 cd/m2,最大电流效率为0.84 cd/A,器件的色坐标稳定.     

基于双阳极界面修饰层有机太阳能电池研究

为提高有机太阳能电池的能量转换效率,提出一种基于双阳极界面修饰层的有机太阳能电池优化方案。该方法主要采用四氟乙烯( PTFE: Polytetrafluoroethylene) 和五氧化二钒( V2O5: Vanadiumpentoxide) 作为阳极界面修饰层,制备了器件结构为ITO/PTFE/V2O5 /PCDTBT ∶ PC71 BM/LiF/Al 的有机太阳能电池。测试结果表明,引入PTFE/V2O5双阳极界面修饰层的有机太阳能电池的能量转化效率最高可达6． 52%。相比于V2O5单阳极界面修饰层器件效率提高了11． 5%。测试结果证明双阳极界面修饰层的功函数与PCDTBT 材料的HOMO 能级更加匹配,有利于空穴的传输和提取。同时PTFE/V2O5 改善了氧化铟锡( ITO) 表面形貌,减少界面缺陷,抑制了界面处载流子的复合。     

掺杂和应变对硅纳米线电子结构与光学性质的调制影响

为了研究掺杂和应变对[111]晶向硅纳米线的电子结构与光学性质的调制影响,基于密度泛函理论体系下的广义梯度近似(general gradient approximation,GGA),采用第一性原理方法开展了相关计算。能带计算表明：空位掺杂和元素掺杂均引入杂质能级,形成了N型和P型半导体材料。单轴应变则进一步减小了带隙,增强了掺杂硅纳米线的导电性,但由于应变也修饰了费米面附近能级的形貌,能带曲率突变影响了体系的导电性能。光学性质计算表明：相比于空位掺杂,元素掺杂更有效地改变了SiNWs的介电函数、吸收系数、折射率与反射率等光学参数,而单轴应变则削弱了元素掺杂的影响。拉应变提升了光吸收的范围和强度,尤其是可见光波段,使掺杂硅纳米线成为优质光伏材料,压应变则降低了对紫外光波段的吸收效率。在紫外区域,拉应变和压应变对掺杂硅纳米线的折射率与反射率的影响相反,在红外和可见光区域影响则一致。本文研究结果为基于应变和掺杂硅纳米线的光电器件设计与应用提供一定的理论参考。     

无定形纳米Fe2O3微粒的光电化学特性

用强迫水解的方法制备粒径为5 nm的无定形Fe2O3微粒, 并用滴膜的方法制备ITO/Fe2O3电极. 在KCl, Na2SO4, NaOH电解质溶液中研究这种电极的光电化学特性. 同时对光生载流子在Fe2O3膜/电解质溶液界面的传递过程进行讨论. 根据紫外-可见吸收特性及光电流的产生电位实验数据绘制了无定形Fe2O3的能级示意图.     

磁控溅射制备TiO_2薄膜及其光学特性研究

采用直流反应磁控溅射法在玻璃衬底上制备TiO2薄膜.用紫外-可见光分光光度计和AFM分别表征了薄膜的透射率和表面形貌,用包络线法详细研究了不同衬底温度下TiO2薄膜的光学特性.结果表明:薄膜在可见光波段有很高的透明度,且随着衬底温度的升高,薄膜的透射率略有增加,薄膜的折射率和吸收系数增大,薄膜的光学带隙减小;同时,薄膜表面粗糙度减小,薄膜变得平整.     

ITO薄膜微结构对其光电性质的影响

采用磁控溅射法在玻璃衬底上沉积掺锡氧化铟(ITO)薄膜,用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)技术和电导率、透射光谱测试技术,研究真空低温退火后ITO薄膜微结构、薄膜电导率、光谱透射率的变化.研究表明,真空低温退火使得晶体微结构得到改善,晶体呈(222)择优取向,晶体的结晶颗粒变大.不同价态的Sn对In3 的替代引起晶格结构和ITO薄膜的载流子浓度的变化,从而影响到薄膜的导电性和透射率,证明了真空退火下氧化铟薄膜微结构变化是影响薄膜电导率与透射率的主要原因,为研制新型光电器件的透明电极提供了参考.     

Optical properties of cobalt xanthate films on different substrates

Cobalt isopropyl xanthate thin films (CXTFs) were deposited via chemical bath deposition onto different substrates: commercial glass (CG), indium tin oxide (ITO), and poly(methyl methacrylate) (PMM). Isopropyl xanthate was synthesized according to a method described in the literature. The cobalt nitrate and isopropyl xanthate were mixed in a beaker, which allowed the thin films to be deposited via a simple ion-ion mechanism. The transmission, reflectivity, refractive index, dielectric constant, and optical conductivity were investigated for various thin films coated onto different substrates. An ultraviolet-visible spectrophotometer was used to measure the optical properties of the thin films. The lowest value of the transmission and the highest value of the refractive index were observed for the thin films deposited onto PMM. The structure of the cobalt xanthate was characterized by Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy, which was measured using a Perkin-Elmer Spectrum 400 spectrometer. The stretching vibration of the Co-S bonds was observed at 359 cm-1 in the FTIR spectrum of the CXTFs.