铜纳米线的制备及在有机太阳能电池中的应用

发布时间：2018-01-04 21:11

本文关键词：铜纳米线的制备及在有机太阳能电池中的应用　出处：《天津理工大学》2014年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：有机太阳能电池由于具有低成本、可以实现大规模的卷对卷生产等优点，受到了人们的广泛关注。通常有机光伏器件使用的电极材料是ITO。然而，，ITO本身具有成本高、易碎等问题促使了人们对柔性、低成本导电材料的开发兴趣。因此，研究低成本、制备工艺相对简单能够替代ITO薄膜的透明导电薄膜就显得非常必要。金属纳米线具有成本低、易制备、可实现柔性化大规模生产等优点。本论文研究了水溶液法制备长径比可控的铜纳米线（Cu NWs）方法，考察了不同反应条件对产物形貌的影响，并将其应用到有机光伏器件中。主要研究内容如下: 第一：本文利用水热法生长Cu NWs。考察了表面活性剂PVP、结构诱导剂EDA对CuNWs的影响。通过考察不同实验参数（温度、时间、试剂浓度等）对Cu NWs形貌的影响。最终得到长度约为10μm，直径约为200nm的Cu NWs。并对产物进行XRD、SEM和TEM的表征。结果表明温度、反应物浓度以及结构诱导剂EDA是影响产物形貌的关键因素。将在优化条件下制备得到的Cu NWs与PEDOT:PSS混合，作为阳极缓冲层，制备了器件结构为：ITO/PEDOT: PSS:Cu NWs/P3HT:PCBM/LiF/Al的光伏器件。结果表明性能与参比器件相比有所降低。主要原因可能是由于Cu NWs自身容易被氧化，加入到PEDOT:PSS后使表面粗糙度变大，不利于空穴的传输和收集。同时容易俘获载流子，使得器件性能下降。第二：为了解决Cu NWs易被氧化的问题，在水热法制备Cu NWs的基础上，初步探究了在铜表面包裹一层镍，即制备白铜纳米线(Ni-Cu NWs)来避免氧化问题。分别考察了利用两步生长法和一步生长法制备Ni-Cu NWs。通过产物的SEM照片，总结出制备长径比较大的Ni-Cu NWs方法。实验表明，用一步法可以将镍成功地包裹到铜的表面，并且在形成铜离子之后再加入硝酸镍时，可以得到尺寸大小较为理想的Ni-Cu NWs。在此基础上制备了器件结构分别为：ITO/PEDOT:PSS:Ni-Cu NWs/P3HT:PCBM/LiF/Al的光伏电池，研究掺杂不同浓度Ni-Cu NWs作为缓冲层时器件性能的变化情况。实验结果表明：当掺杂一定浓度的Ni-Cu NWs后器件性能有整体下降的趋势，说明掺杂Cu NWs后在缓冲层中并没有起到积极作用。
[Abstract]:Because of low cost , the organic solar cell can realize large - scale roll - to - roll production and so on . The electrode materials commonly used by organic photovoltaic devices are ITO . However , ITO itself has the advantages of high cost , easy preparation , flexible mass production and so on . In this paper , the effects of surfactant PVP and structural inducer EDA on CuNWs morphology were investigated by means of hydrothermal method . The results showed that the Cu NWs were mixed with PEDOT : PSS by different experimental parameters ( temperature , time , reagent concentration , etc . ) . The results show that the temperature , reactant concentration and the structure inducer EDA are the key factors affecting the morphology of the products . The results show that the temperature , reactant concentration and the structure inducer EDA are the key factors that influence the morphology of the products . The results show that the properties of the devices are reduced due to the easy oxidation of Cu NWs and the addition of Cu NWs to PEDOT : PSS . In order to solve the problem of easy oxidation of Cu NWs , a layer of Ni - Cu NWs was prepared on the surface of Cu by hydrothermal method . The Ni - Cu NWs were prepared by two - step growth method and one - step growth method .

【学位授予单位】：天津理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TB383.1;TM914.4

【参考文献】