有机-无机杂化体异质结太阳电池研究现状

有机-无机杂化体异质结太阳电池以无机半导体纳米晶作为电子受体,共轭聚合物作为电子给体,是近年来的一个研究热点。在设计上,有机-无机杂化材料兼具有机材料的柔性、结构多样性、易加工和无机材料载流子迁移率高、稳定性好的优势,具有良好的发展前景。介绍了有机-无机杂化体异质结太阳电池的结构、工作原理,从共轭聚合物、无机半导体纳米材料以及电池制备工艺3个方面综述了近年来国内外研究现状,主要包括有机-无机杂化体异质结太阳电池中常用共轭聚合物结构、带隙,无机纳米晶种类、形貌、表面改性以及有源层厚度、形貌调控等内容。着重介绍了基于CdSe、TiO2、PbS类纳米晶的太阳电池。最后讨论了有机-无机杂化体异质结太阳电池目前存在的问题和发展方向。     

InAlAs/InGaAs复合限制层对InAs量子点发光性质的影响

系统研究了InAlAs/InGaAs复合限制层对InAs量子点光学性质的影响;发现InAs量子点的基态发光峰位、半高宽以及基态与第一激发态的能级间距都强烈地依赖于InAlAs薄层的厚度和In的组分;得到了室温发光波长在1.35μm,基态与第一激发态的能级间距高达103 meV的InAs量子点的发光特性。这一结果对实现高T_0的长波长InAs量子点激光器的室温激射具有重要意义。     

周期换向脉冲电沉积-硒化法制备铜铟镓硒薄膜

采用周期换向脉冲电沉积法于Mo/玻璃及ITO/玻璃衬底上制备铜铟镓硒薄膜。Mo/玻璃或ITO/玻璃为工作电极,饱和甘汞(SCE)为参比电极,大面积铂片作为阳极构成三电极体系,以氯化铜,三氯化铟,三氯化镓和亚硒酸的水溶液为电解液,制备Cu-In-Ga-Se合金预制膜,随后在硒蒸气中进行硒化处理,得到了黄铜矿结构的CuInGaSe2(CIGS)薄膜.分别用SEM,XRD和UV-吸收分析了合金预制膜和CuInGaSe2薄膜的表面形貌、相组成及紫外-可见吸收特性。结果表明,周期换向脉冲电沉积法可以制备表面平整、均匀致密的Cu-In-Ga-Se合金薄膜;利用脉冲电压的占空比可以提高预制膜中的In元素的比例,且随着In含量的增加,CIGS薄膜的结晶性变好;适当延长硒化退火的时间,可以使薄膜晶粒大小均匀,减小内应力,使薄膜的光吸收率提高,以利于制备更高效率的CIGS薄膜太阳电池.     

In离子掩模注入GaAs(001)衬底的均匀有序纳米团簇的形成和扩散

离子注入技术是一种重要的制备低维量子结构的方法,它能通过精确控制注入能量、剂量以及注入温度等形成有序纳米团簇.我们利用有序的阳极氧化铝模板作为掩模板在GaAs(001)衬底上进行In离子选择性注入以及快速热退火,获得了均匀有序的纳米团簇,采用原子力显微镜研究了量子点随温度变化的形貌变化特征,观察到注入吸附原子在衬底的扩散随温度变化而加快,退火温度达到680℃时,沿[110]方向的扩散要比[110]方向扩散快,而且呈现各向异性.     

有机/无机复合体异质结太阳电池

利用简单的低温工艺制备了纳米晶纤锌矿结构的ZnO,用高分辨透射电镜(HRTEM)、X射线衍射(XRD)和光致发光(PL)技术进行了表征.利用纳米晶ZnO和共轭聚合物2-甲氧基-5-(3,7.二甲基辛氧基)对苯撑乙烯(MDMO-PPV)制备了结构为ITO/PEDOT:PSS/ZnO:MDMO-PPV/Al的有机/无机复合体异质结太阳电池,作为对比,同时制备了ITO/PEDOT:PSS/MDMO-PPV/Al结构的纯有机聚合物电池.实验结果表明,添加纳米晶ZnO使其能量转换效率提高了约550倍.PL谱测试结果表明这是由于有高电子亲合能的ZnO提高了电子空穴对分离的能力.另外,光伏性能的提高可能也与ZnO引起的电子传输能力的提高有关.此外,本文分析了ZnO:MDMOPPV体异质结电池性能低于传统电池的原因,并提出了进一步提高其性能的方法.     

ZnO纳米棒掺杂液晶的阈值电压现象

采用ZnO纳米棒在单侧PVA层掺杂,我们在不同方向的直流电压下测到了液晶盒不同的阈值电压。实验中采用的ZnO纳米棒长度和直径分别大约为180nm和20nm。当ZnO掺杂在靠近正极一侧时,液晶盒阈值电压与不掺杂时相比升高;当ZnO掺杂在负极一侧时,液晶盒阈值电压与不掺杂时相比降低。上述实验结果可以由内建电场模型解释。另外,我们在低频交流电压下还观察到了一种共振现象。     

有机/无机复合体异质结太阳电池

利用简单的低温工艺制备了纳米晶纤锌矿结构的ZnO,用高分辨透射电镜(HRTEM)、X射线衍射(XRD)和光致发光(PL)技术进行了表征.利用纳米晶ZnO和共轭聚合物2-甲氧基-5-(3,7.二甲基辛氧基)对苯撑乙烯(MDMO-PPV)制备了结构为ITO/PEDOT:PSS/ZnO:MDMO-PPV/Al的有机/无机复合体异质结太阳电池,作为对比,同时制备了ITO/PEDOT:PSS/MDMO-PPV/Al结构的纯有机聚合物电池.实验结果表明,添加纳米晶ZnO使其能量转换效率提高了约550倍.PL谱测试结果表明这是由于有高电子亲合能的ZnO提高了电子空穴对分离的能力.另外,光伏性能的提高可能也与ZnO引起的电子传输能力的提高有关.此外,本文分析了ZnO:MDMOPPV体异质结电池性能低于传统电池的原因,并提出了进一步提高其性能的方法.     

Fe3O4纳米颗粒的制备和原位高压XRD研究

使用部分还原－共沉淀方法制备了平均粒径为3－11nm的球形Fe3O4纳米颗粒,以16：4：1的甲醇－乙醇－水混合溶液作为传压介质和均分散介质,利用金刚石对顶砧装置（DAC）研究了球形Fe3O4纳米颗粒的原位常温高压（0－31．8GPa)XRD谱和纳米颗粒的压致晶格结构变化。     

InP外延材料的MBE生长模式

采用固态磷源分子束外延技术,在不同的生长条件下生长了InP外延材料,并用原子力显微镜对样品表面形貌进行了系统研究.实验结果表明,样品表面形貌的显著变化与生长模式发生变化有关;二维(2D)生长模式和三维(3D)生长模式之间存在转换的临界工艺条件.通过对实验数据的分析,绘制了InP外延生长模式对应工艺条件的区域分布图;在2D生长区域获得了高质量的InP/InP外延材料.     

电化学沉积铜铟镓硒薄膜中溶液温度的影响

摘要：使用电化学沉积技术可低成本制备铜铟镓硒（CIGS）薄膜,并应用于太阳电池。本文研究恒压法电化学沉积中电解液温度对制备CIGS薄膜性能的影响。以柠檬酸钠为缓冲剂,Mo玻璃为衬底,电位恒定为-0.75V,电解液温度分别为20,40,60℃,均得到厚度约为1μm的CIGS薄膜。结果表明以电沉积法成功制备出黄铜矿结构的CIGS多晶薄膜,晶粒均匀,X射线衍射谱表明其组分为CuIn0.7Ga0.3Se2。电解液温度对制备薄膜的质量有显著影响,随着电解液温度升高,CIGS薄膜的结晶性变好,晶粒尺寸呈现增大趋势。电解液温度变化对薄膜组分无明显影响。