高性能PbS量子点太阳能电池的材料合成调控

发布时间：2021-09-19 20:47

　　硫化铅量子点（Pb S QDs）可以通过改变尺寸,组成成分和表面化学来获得大幅度可调的光电性能。在过去的十年间,引起了光电领域的广泛关注。目前,文献中报道的基于Pb S QDs的太阳能电池认证效率已高达11.3%。基于Pb S QDs的光伏器件效率增涨如此之迅速,原因主要可以归结为以下两点:1)器件结构的优化提高了器件效率及其稳定性。2)合成后的表面处理减少了隙间缺陷态。但是,值得注意的是,光伏器件性能可以在三个阶段受到影响:1)初始材料合成,2)合成后表面处理,3)器件制备过程。目前为止,大部分科研人员都将目光投在后两者对于器件性能的提升上;而非常重要的初始材料合成,却鲜有人问津。因此,本文中研究了初始合成过程对于后续器件性能的影响,以期进一步提升Pb S量子点太阳能电池的器件性能。本文主要内容如下:第一章:量子点太阳能电池的介绍。主要简述了量子点的基本性质、量子点的合成方法、量子点太阳能电池的发展历程及其性能表征方法。第二章:铅前驱体对于器件性能的影响及其机理的探究。在本章中,我们首先基于氧化铅和三水合醋酸铅合成了两种Pb S量子点,并基于这两种Pb S量子点制备了光伏器件。基于P... 

【文章来源】：苏州大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

不同种类太阳能电池器件NREL认证效率增长图

第一章 高性能 PbS 量子点太阳能电池的材料合成调控体时，随着配体长度的减小，量子点间距也会随之减小12。目前，在 PbS 量子点太阳能电池中最广泛使用的配体主要有原子配体(如碘离子，溴离子)和短链有机配体(巯基丙酸，乙二硫醇等)2, 11。近十年来，主要的配体交换方式主要为固态配体交换，这种方法是重复旋涂约 20~30nm 厚的 PbS 量子点至基底上，再使用配体溶液进行交换2。该方法步骤繁琐，冗长，且制备得到的 PbS 量子点薄膜质量不佳。近几年来，另一种配体交换方式 溶液相配体交换 被开发出来。这种方法直接在溶液中将 PbS 量子点表面的长链烷基配体交换成原子配体，同时通过不同极性的溶剂达到量子点的稳定分散13。目前，使用碘化铅与溴化铅同时对 PbS 量子点进行溶液相配体交换，制备得到的太阳能电池可以获得高达 11.3%的 NREL 认证效率11。同时，也得益于各种新型配体的开发应用，PbS 量子点薄膜的迁移率也得到了大幅的提高。卤素配体的引入使得其薄膜迁移率远远高于有机配体体系。使用溴离子作为配体时，薄膜载流子迁移率可以达到 10-1cm2/(V·s)。

不同配体包裹的PbS量子点的能级示意图


本文编号：3402311