【摘 要】
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聚（3,4-乙撑二氧噻吩）:聚（苯乙烯磺酸盐）（PEDOT:PSS）-Si异质结太阳能电池具有成本低、制备工艺简单等特点,有望能够发展成为可商用的高性能太阳能电池。但目前能够获得的光电转换效率与商用太阳能电池还有一定差距,所以PEDOT:PSS-Si异质结太阳能电池的改性成为一个研究热点。在众多的改性工艺中,PEDOT:PSS的改性已成为提高PEDOT:PSS-Si异质结太阳能电池光电转换效率最重
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聚（3,4-乙撑二氧噻吩）:聚（苯乙烯磺酸盐）（PEDOT:PSS）-Si异质结太阳能电池具有成本低、制备工艺简单等特点,有望能够发展成为可商用的高性能太阳能电池。但目前能够获得的光电转换效率与商用太阳能电池还有一定差距,所以PEDOT:PSS-Si异质结太阳能电池的改性成为一个研究热点。在众多的改性工艺中,PEDOT:PSS的改性已成为提高PEDOT:PSS-Si异质结太阳能电池光电转换效率最重要、最有效的方法之一。PEDOT:PSS的改性主要集中在两个方面,即提高电导率和功函数。本论文的工作重点围绕PEDOT:PSS的改性展开。一是研究了PEDOT:PSS的电导率对PEDOT:PSS-Si异质结太阳能电池性能的影响;二是探究了PEDOT:PSS薄膜的功函数提高与PEDOT:PSS-Si异质结太阳能电池光伏特性之间的联系。工作细节如下:（1）探究了制备PEDOT:PSS-Si异质结太阳能电池的最佳工艺。通过水热法合成了Co9S8@N,P-MWCNT纳米复合材料并用于提高PEDOT:PSS的电导率;采用霍尔效应测试系统探究了PEDOT:PSS电导率、载流子迁移率和载流子浓度对Co9S8@N,P-MWCNT掺杂浓度的依赖性。进一步研究了PEDOT:PSS电导率的变化对PEDOT:PSS-Si异质结太阳能电池光伏性能的影响。实验结果表明,当Co9S8@N,P-MWCNT的掺杂浓度为0.2 mg/ml时,PEDOT:PSS薄膜的电导率从719.42 S/cm提高到970.87 S/cm,所制备的PEDOT:PSS-Si异质结太阳能电池的性能达到最佳值。该器件能输出645 m V的开路电压,短路电流密度和填充因子也有显著的改善,器件最终获得了13.44%的光电转换效率。该器件与已有文献报道的掺杂纯碳纳米管（CNT）的器件相比,我们的器件表现出更优异的性能,表明Co9S8@N,P-MWCNT复合材料表现出更好的应用价值。（2）通过液相剥离法制备了少层的Mo S2纳米片,然后用Au纳米颗粒对其进行修饰制备了Au@Mo S2纳米复合材料。对Au@Mo S2的成分和形貌进行分析后,将其作为掺杂剂对PEDOT:PSS薄膜进行掺杂改性。探究了Au@Mo S2的掺杂浓度对PEDOT:PSS-Si异质结太阳能电池性能的影响,最终太阳能电池的光电转换效率从未掺杂时的11.85%提高到了13.40%。光电转换效率的大幅度提升主要来源于开路电压和填充因子的增加。通过UPS研究了Au@Mo S2掺杂对PEDOT:PSS薄膜功函数的影响,发现薄膜的功函数从4.71 e V提高到4.93 e V,这增加了PEDOT:PSS-Si异质结太阳能电池的内置电场,加速电荷的提取和分离,提高了PEDOT:PSS薄膜的空穴传输能力。使用Mott-Schottky模型辅助研究了内建电场的变化与PEDOT:PSS薄膜功函数的联系。
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