碳纳米管在有机太阳能电池中的应用

发布时间：2020-07-31 18:23

【摘要】：太阳能作为一种可再生的清洁能源,发挥着重要的作用。太阳能电池有许多类型,如传统的硅太阳能电池、砷化镓、铟磷、GaAs,InP,GalnP,CIGS,CdTe,Perovstike、CZTS、染料敏化等。在这里,有机太阳能电池的研究被认为是廉价的太阳能电池。有机太阳能电池因其成本低、机械灵活性强、制作简单等优点,被认为是传统硅太阳能电池的替代品,也可以制成不同颜色的太阳能电池。有机太阳能电池的效率高达17%,还不足以投放市场。碳纳米管具有优异的机械、电学和光学性能,这些纳米管可以是导体或半导体,这取决于它们的手性。在本研究中,碳奈米管已被纳入有机太阳能电池的缓冲层和活性层中,同时也被用作有机太阳能电池的电极以取代ITO,因为ITO是有机太阳能电池中最弱的部分,而CNT具有良好的机械性能和柔韧性,因此这些奈米管也已被尝试。以取代有机太阳能电池的脆弱部分。在P3HT:PCBM有机太阳能电池中加入不同浓度的PEDOT:PSS,ISc从8.82提高到9.5 mA/cm2,F.F从43提高到47.4,PCE从2.1%提高到2.39%。在活性层(即P3HT:PCBM)中加入了类似的MWCNTs,不同浓度(1%到5%)的光活性层,短路电流从5.93提高到8.53 mA/cm2,但由于这些纳米管的分离、分散和排列问题,PCE没有太大的改善。当用SWCNTs代替ITO时,太阳能电池的性能没有太大的改善,但是当这些纳米管与MoO3混合时,透射率有了改善。本文详细讨论了纳米管在OSC中应用前应解决的一些问题,如缠结、溶解和不取向等,并采用不同的方法克服这些障碍,这些方法包括超声处理、酸处理、纳米管剪切等。据报道,为了提高有机太阳能电池的效率、短路电流和机械强度,需要进一步的研究来实现完美的排列、适当的分散和分离。
【学位授予单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM914.4

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