退火处理对P型ZnO薄膜光电性能影响的研究

ZnO薄膜为重要的第三代半导体材料,因其优异的光电性能在微电子行业及光电方面诸多领域备受关注,ZnO薄膜的P型掺杂是实现ZnO基光电器件的关键.本文利用射频磁控溅射法通过N-A1共掺技术,在普通玻璃衬底上成功生长出P型ZnO透明导电薄膜.探讨了不同退火气氛和不同退火温度对薄膜样品光电性能的影响,研究结果表明：当氮氧比为9∶1、溅射功率为140W、在400℃真空条件下退火时成功制备出性能优越的P型ZnO薄膜,其电阻率为152Ω.cm,薄膜可见光透射率达到90％以上.     

光交联型窄带隙共聚物的合成及其对本体异质结聚合物太阳电池稳定性的影响

本体异质结聚合物太阳电池的活性层通常是由聚合物给体和富勒烯受体通过机械混合而成,活性层的聚合物和富勒烯分子从热力学角度倾向于各自聚集,由此形成的纳米微相分离结构是热不稳定的,造成电池稳定性较差。为了提高活性层薄膜形貌稳定性,本文设计并合成出新型的溴基团取代的光交联型窄带隙聚合物PBDTTT-Br25和PBDTTT-Br50。经光引发交联后的聚合物薄膜表现出良好的抗溶剂性和形貌稳定性,且不影响聚合物分子排列及载流子传输性能。通过研究热退火对共混膜形貌的影响,发现使用光交联材料可以有效抑制富勒烯分子聚集,并提高聚合物太阳电池的热稳定性。基于PBDTTT-Br25和PBDTTT-Br50的器件光电转换效率分别为5.17%和4.48%,相比于基于聚合物PBDTTT的器件效率(4.26%),性能得到明显的提高。     

掺杂工艺对Al-F共掺ZnO薄膜性能的影响

采用溶胶-凝胶旋涂工艺在普通玻璃基片上制备出Al-F共掺杂ZnO薄膜,共掺杂离子浓度从0.25%增加到1.25%,退火气氛分别为空气、氢气和氩气,退火温度均为450℃。利用XRD和SEM测试方法研究了共掺杂离子浓度和退火气氛对薄膜的结晶状态与表面形貌的影响;此外,用紫外-可见分光光度计及四探针法等仪器对其透光性以及电阻率进行了测试,进一步研究了退火气氛对薄膜光电性能的影响。结果表明:制备的Al-F共掺杂ZnO薄膜多数表面平整,晶粒致密均匀,随着掺加浓度的增加,晶粒呈现出沿(002)晶面择优生长并且晶粒尺寸逐渐变大(由17.3nm增加到51.4 nm)。各种气氛下制备的薄膜在可见光大部分范围内透过率均超过80%;通过比较不同气氛下各种薄膜的电阻率,可以看到在H2气氛中退火处理后其电阻率最低为9.36×10-2Ω.cm;此外,与单一掺杂Al离子或F离子的薄膜相比较,Al-F共掺ZnO薄膜电阻率最低。     

空心棒状氧化锌对乙醇气体的响应特性

通过水热合成技术结合高温退火方法,以醋酸锌作为种子前驱物,硝酸锌作为生长ZnO的前驱物,在陶瓷元件上制备了具有空心的棒状ZnO。利用扫描电子显微镜表征形貌,并测试其对可燃气体乙醇的气敏响应特性。结果显示,ZnO具有空心的棒状结构,尺寸均匀其形成密度较高。该结构作为敏感膜制备的气敏传感器对乙醇的敏感度与温度具有很强的依赖性,温度为300℃时传感器件对乙醇的灵敏度最好。ZnO棒修饰的传感器对(0.3~20.0)×10-6的乙醇蒸气具有良好的气敏响应特性,对乙醇气体的灵敏度为1.7×10-6,检测限可达到0.3×10-6。在不同浓度下和同一浓度下的多次重复实验显示出良好的稳定性和重复性,响应恢复基线无明显漂移。     

前界面缺陷对钙钛矿太阳电池性能的影响模拟

通过对光伏器件的模拟分析可以进一步提高对器件的认识深度,在实际工艺中利于优化器件制备条件,为高效钙钛矿太阳电池提供新思路.借助SCAPS模拟软件研究钙钛矿电池中钙钛矿吸收层、CH_3NH_3PbI_(3-x)Cl_x/TiO_2界面、TCO/TiO_2界面中缺陷态密度对电池性能的影响,模拟表明CH_3NH_3P I_(3-x)Cl_x中缺陷态密度和缺陷能级位置对器件效率的影响非常大,当缺陷态密度小于10~(16)cm~(-3)时,器件光电转换效率都能保持较高数值,达到16%以上.CH_3NH_3PbI_(3-x)Cl_x/TiO_2界面层中CH_3NH_3PbI_(3-x)Cl_x缺陷态密度对器件的FF影响较大,当缺陷态密度小于10~(17)cm~(-3)时器件填充因子都能保持较高的数值,达到78%以上.TiO_2缺陷态密度降低和掺杂浓度提高对器件填充因子和开路电压都有利.TCO/TiO_2界面层中适当增大窗口层掺杂浓度和带隙可以有效改善器件的光伏性能.     

ZnO自组装量子点的生长及局域态密度测量

量子点用于光电器件可以减小极化电场、避免发光峰位偏移、减少非辐射复合。目前文献中针对ZnO量子点的自组装生长机理及电学性能研究较少。针对自组装生长量子点用于光电器件有源层的需求,采用金属有机化学气相沉积方法,自组装生长了ZnO量子点,并对该量子点的局域态密度进行了测量。SEM图像显示ZnO量子点均匀分布在衬底表面,直径约10~15nm;PL谱显示ZnO量子点的发光波长随量子点的直径增加而红移。采用STM/STS测量了ZnO量子点表面的局域态密度,并在部分量子点中观测到禁带中分立、对称的能级,结果分析表明这些禁带中的能级源自VO-VZn的形成。     

新型光伏光热幕墙组件性能特性研究

将微热管阵列技术引入传统光伏幕墙,组成新型光伏光热幕墙组件(Micro Heat Pipe Array-Building Integrated Photovoltaic,MHPA-BIPV/T),再应用到光伏光热系统中。通过实验对新型光伏光热幕墙组件与传统的光伏幕墙组件、透光型PV/T幕墙组件和非透光型PV/T幕墙组件作对比,结果表明新型PV/T幕墙组件比传统PV幕墙组件光电转换效率提升较为显著,其中,透光PV/T组件比透光PV组件的日平均光电转换效率提升了9%,非透光PV/T组件比非透光PV组件的日平均光电转换效率提升了4%;透光PV/T幕墙组件的日平均总效率为51%,非透光PV/T幕墙组件的日平均总效率为46%。     

基于噻唑并噻唑结构的共轭聚合物太阳能电池材料的合成与表征

为了得到一种新型高效的聚合物太阳能电池材料,通过Stille聚合反应合成了一种以噻唑并噻唑为电子受体单元和硅基联噻吩为电子给体单元的交替共轭聚合物(PTTz-Si)。这种聚合物具有较窄的光学带隙(1.77eV)、较高的热稳定性以及比较宽泛的紫外可见吸收光谱,其良好的溶解性保证了可以通过溶液加工制备成有机太阳能电池器件,是一种潜在的聚合物太阳能电池活性层供体材料。通过核磁共振氢谱、碳谱、热重分析、紫外可见吸收光谱、凝胶渗透色谱和电化学等测试方法对该聚合物进行了表征,并且将聚合物与PC71CM共混制备聚合物太阳能电池器件,获取0.76%的光电转化效率。     

氧化锌纳米棒阵列/p型金刚石异质结的制备及其光催化性能

本文通过水热法在硼掺杂金刚石膜上制备了ZnO纳米棒阵列,并采用X射线衍射仪(XRD)、Raman光谱、扫描电子显微镜(SEM)等手段对样品的形貌和结构进行表征。电学性能测试结果表明,ZnO纳米棒阵列/p型金刚石异质结具有很好的整流特性。光催化性能研究结果表明,ZnO纳米棒阵列与p型金刚石之间形成的异质结效应使ZnO纳米棒阵列/p型金刚石异质结光催化剂具有良好的光催化性能,在紫外光照射下,其对甲基橙的降解率达到73%。     

硫化镉/石墨烯/TiO_2纳米棒阵列的光电化学性能

采用水热法在掺氟导电玻璃(FTO)上生长TiO_2纳米棒阵列。通过电化学伏安法将氧化石墨烯还原并沉积在TiO_2纳米棒阵列上,再经过化学水浴沉积硫化镉,形成Cd S/石墨烯/TiO_2阵列复合材料。用X射线衍射仪、扫描电子显微镜及X射线能量色散仪对样品的晶型、形貌以及成分进行分析。通过电化学工作站表征样品交流阻抗、开路电位、光电流响应及光化学能转换效率。结果表明,复合材料的电荷转移电阻约是未修饰的TiO_2纳米棒阵列的1/17,光电流比未修饰的TiO_2纳米棒阵列提高约2.5倍,在外加电压为-0.6 V时可达到2.2%。