基于磁控溅射ZnO电子传输层的PbS量子点电池性能研究

发布时间：2024-05-07 23:45

　　PbS量子点材料因其摩尔消光系数大、量子限域效应显著等特点,可以实现对太阳光红外区域的能量吸收,这对太阳能的利用具有非常重要的意义。自2005年以来,量子点电池光电转化效率逐年递增,表现出了非常好的发展潜能和使用潜力,探索能够实现高效率、规模化的器件构筑方法成为量子点电池研究的一个重要方向。本文通过射频磁控溅射法制备ZnO电子传输层薄膜,利用其生长条件灵活可控的特点,通过一步法设计出一种n⁺n双层电子传输层,从而提升量子点电池中的电荷收集。进一步地,通过多器件性能离散性分析和大面积器件制备分析该方法在规模化应用方面的潜力。具体研究内容如下:1、将磁控溅射ZnO薄膜应用在PbS量子点电池中。实验表明,改变ZnO溅射气压可以在较低的温度下(100℃)灵活地调控ZnO的电学性质。基于磁控溅射ZnO的大面积电池表现出良好光电转化效率和稳定性,表明该方法具备一定的实用价值,也有望用于其他种类的固态pn结电池的构筑。2、为了进一步提升电池中的电荷收集,我们构筑一个由高载流子浓度底层(8×10¹⁹cm^-3)和低载流子浓度表层(3×10...

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1量子点电池的结构发展

图1.1量子点电池的结构发展。在异质结硫化铅电池中，氧化物半导体的作用是与PbS量子点材料构成pn结，以便光生电子空穴在界面处的选择性注入。因此，两种材料的能带位置就显得尤为重要。宽禁带氧化物半导体（ZnO、TiO2、SnO2）由于它们具有合适的能带位置，成为最常见的....

图1.2太阳能电池的J-V曲线及主要参数

图1.2太阳能电池的J-V曲线及主要参数。电子传输层，照射到PbS吸光薄膜上时，PbS价带于耗尽区中的光生电荷在内建电场的作用下充分分空穴相当于向电池正极移动。而位于准中型区的光电子-空穴对会发生复合，影响光电转化效率。因助，这一部分有电场的区域称为pn结的耗尽....

图1.3异质结太阳能电池工作原理

图1.3异质结太阳能电池工作原理。pn结区总的耗尽区宽度，dPbS表示耗尽区落在PbS这一侧的宽度nO一侧的宽度；n表示材料中的载流子浓度，ε表示材料的介电介电常数改变的范围不大，因此，对耗尽区影响最大的因素是材式，当n型材料中载流子浓度增加时，器件耗尽区会....

图1.4通过掺杂展宽耗尽区宽度，在内建电场的作用下光生电荷能更有效地分离

子传输层（ETL）对电池性能的影响禁带氧化物半导体由于其合适的带隙和良好的光透过性，被广泛地应用在异质件当中[25，27-30]。对于异质结量子点电池来说，电子传输层影响光生电荷的分离对电池的电流和电压性能均有很大影响[31，33]。良好结晶性的半导体材料通常需下获得，这种情况下....

本文编号：3967173