有机物/硅杂化光伏电池的性能增强研究

发布时间：2023-09-16 19:15

　　顺应着光伏能源领域围绕的高效率、低成本发展目标,日益多元的太阳能电池出现并不断突破更高的能量转换效率(PCE)。其中,有机物/硅杂化太阳能电池因综合了有机物工艺成本低和晶体硅材料吸收光谱宽的优点而成为了近年的研究热点之一,但目前有机物/硅杂化太阳能电池的PCE远不及晶硅太阳能电池。本文针对有机物/硅杂化太阳能电池中最具应用前景的PEDOT:PSS/Si杂化电池存在的电荷提取和光吸收相互制约的矛盾,从PEDOT:PSS薄膜性能提升、表面栅线电极设计、硅表面陷光结构对电池光吸收和电学参数的影响这三个部分展开研究,使电池的性能得到明显增强。具体工作包括以下三个方面:(1)PEDOT:PSS薄膜性能提升。这部分从PEDOT:PSS薄膜的电损耗方面研究了不同助溶剂添加量对薄膜导电性能的影响,通过添加5 wt%DMSO使薄膜电导率提高至1200 S/cm以上,薄膜方阻降低至100 Ω/sq,有效降低了电池串联电阻、提高了填充因子。然后从光学损耗方面探究了不同旋涂条件对PEDOT:PSS薄膜厚度的调控效果,确定在3000 rpm转速下旋涂制备的薄膜可以在保证电池较低电损耗的同时还实现较有的光吸收,实...

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 光伏能源发展现状
        1.1.1 全球能源现状
        1.1.2 商业晶硅电池成本现状
    1.2 有机物/硅杂化光伏电池
    1.3 PEDOT:PSS/Si杂化电池的研究现状
        1.3.1 PEDOT:PSS的电学性能研究
        1.3.2 电池的界面研究
        1.3.3 光管理研究
    1.4 本文选题依据和研究内容安排
第二章 太阳能电池基本理论
    2.1 太阳能电池的基本工作原理
    2.2 PEDOT:PSS/Si杂化电池的串联电阻
    2.3 本章小结
第三章 PEDOT:PSS薄膜性能提升
    3.1 PEDOT:PSS薄膜的物理性质
    3.2 PEDOT:PSS薄膜中的电阻损耗分析
    3.3 研究方法
        3.3.1 样品的主要制备过程
        3.3.2 样品的表征
        3.3.3 光学仿真
    3.4 结果与讨论
        3.4.1 添加DMSO对薄膜导电性的影响
        3.4.2 膜厚和方阻的综合优化
        3.4.3 电池的光电转换性能
    3.5 本章小结
第四章 低损耗新型栅线电极的设计与制备
    4.1 栅线电极有关的损耗分析
        4.1.1 栅线电极的损耗模型
        4.1.2 PEDOT:PSS薄膜的横向电阻损耗分析
        4.1.3 栅线电阻的损耗分析
        4.1.4 总线电阻的损耗分析
        4.1.5 栅线电极的总损耗
    4.2 栅线布局的参数优化
        4.2.1 传统栅线布局的参数优化
        4.2.2 新型栅线布局的提出和参数优化
    4.3 不同栅线布局的制备和测量结果
        4.3.1 采用不同栅线布局的PEDOT:PSS/Si杂化电池的制备
        4.3.2 不同栅线布局的表征结果及分析
    4.4 本章小结
第五章 PEDOT:PSS/Si杂化电池的陷光研究
    5.1 周期性曲面结构的参数设计
    5.2 陷光结构的制备和表征
    5.3 陷光结构对电池性能影响的分析
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 论文工作总结
    6.2 研究工作展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果



本文编号：3847040