聚合物基多元材料光伏性能的研究

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太阳能是一种取之不尽,用之不竭的无污染能源,一批新型的薄膜太阳能电池厂的出现,让我们看到了太阳能电池发展的广阔前景。SnS为一种重要的光电转化材料,因无毒无害,且与可见光有很好的光谱匹配性能,而引起了广泛的关注。为此,本论文以SnS为研究对象,对影响光电性能因素进行系统的研究。本论文采用混合溶剂热法,选用PEG为表面活性剂,探究用单因素实验法,考察反应物配比、反应时间、反应温度、表面活性剂用量、表面活性剂种类对合成硫化亚锡的影响,并对产物进行了各项表征,确定最佳合成条件。用合成出的SnS与PVB树脂共混成半导体油墨,再添加一种或多种半导体材料(SnO2、ZnS),涂覆在柔性的PET塑料薄膜上成膜,观察不同的配比对成膜的影响,最后测试这种复合薄膜的综合性能。实验结论如下:(1)以二水合氯化亚锡SnCl2·2H2O为锡源,硫脲(NH22CS为硫源,选用PEG为表面活性剂,结果表明:反应物配比为1:1.2,反应时间14h,反应温度190℃,添加0.5gPEG1500时为最佳的合成条件。(2)在最佳条件下合成出硫化亚锡,结果表明:合成产物结晶性能良好、球状分散均匀,粒径在3-6μm之间;Sn、S两种元素摩尔分数之比接近1:1,物相较纯净;光吸收较强,与太阳辐射中的可见光有很好的光谱匹配,基本上成功的合成出了性能优良的硫化亚锡微米晶。(3)将SnS与PVB树脂共混制成一元SnS柔性薄膜吸光材料,结果表明:SnS添加的越多,复合薄膜的导电性能越好,吸光强度也越强,到添加量为SnS:PVB=3:1(质量比)时,综合性能已基本稳定,为最佳填充量。(4)鉴于薄膜的稳定性,添加SnO2、ZnS制备二元/三元化合物薄膜吸光材料时,选取半导体填料的添加量为半导体:PVB树脂=3:1(质量比)作为填充量。(5)在一元SnS化合物薄膜的基础上共混另外一种SnO2,这种二元化合物薄膜比一元SnS薄膜导电性能有较大提高,且SnO2添加量越多,复合薄膜的导电性能增强,吸光强度减小,表明SnS比SnO2对太阳光有更强的吸收,SnS可作为主体的吸光材料;其中,当半导体添加量为SnS:SnO2=3:1(质量比)时,清晰可见球状的SnS粒子均匀分散于树脂基体中,起到了导电通路的作用。当半导体添加量为SnS:SnO2=3:1(质量比)时,这种二元化合物薄膜吸光材料的综合性能最佳。三元薄膜吸光材料将在此基础上做进一步研究。(6)在二元化合物薄膜材料的基础上共混另外一种ZnS,ZnS的导电性能没有SnS、SnO2优异,ZnS的添加对三元化合物薄膜的导电性能没有改善;ZnS对太阳光的总体吸收效果不及SnS、SnO2,但是,对太阳光中的紫外吸收是三种半导体材料中最强的。
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