PEDOT:PSS/Si有机-无机异质结太阳电池性能提升的研究

摘要

作为一类新型的太阳电池，有机-无机杂化太阳电池既利用了无机半导体材料(主要为硅基材料)优异的光电性能、稳定性、与现有工艺相兼容等优势，又利用了有机材料(主要为聚合物)低成本、可利用溶胶-凝胶法制备等优势，为生产高效率低成本的太阳电池提供了一个新的研究方向。然而，有机-无机杂化太阳电池仍然面临一个棘手的问题，即光电转换效率普遍低于10％，相较于传统晶硅太阳电池工业生产中18%-21%的光电转换效率来说处于极大劣势。
　　本研究对器件的发射极与硅片表面进行了优化，通过对溶液掺杂改性使我们的PEDOT:PSS/Si有机-无机异质结电池的光电转换效率由不足1%提高到了4.8%，取得了一定实验结果；在此基础上通过采用金字塔结构的制绒硅片，效率得到了提升了一倍以上，至此，我们接近了平均效率，对PEDOT:PSS/Si异质结太阳电池有了基本的了解，因而接下来进行了深层次的研究。通过引入传统的离子注入n+背场与新型锗背金属化材料，使能带实现弯曲，减小了电池背表面载流子的复合，将开路电压提高了近20 mV，获得了12.08%的光电转换效率。实验过程中发现了PEDOT:PSS可作为钝化层材料钝化n型硅表面，得到了6.6 ms的少子寿命，基于这个发现，制备了双面聚合物钝化硅异质结电池，在没有任何其他钝化材料与功能材料的情况下使用正常电阻率(1-5cm)的硅片获得了12.22%的光电转换效率。

目录

声明

第1章 引 言

1.1 研究背景与意义

1.2 太阳电池的种类

1.3 高效硅太阳电池关键技术——钝化

1.4 PEDOT:PSS/Si异质结太阳电池及其工作原理

1.5 本文研究内容

第2章 实验方法

2.1 薄膜制备方法

2.2 表征方法

第3章 PEDOT:PSS/Si有机-无机异质结电池发射极的优化

3.1 实验

3.2 结果与讨论

3.3 小结

第4章 PEDOT:PSS/Si有机无机异质结电池背接触的优化

4.1 实验

4.2离子注入背场对器件性能的影响

4.3 锗背金属化对器件性能的影响

4.4 小结

第5章 PEDOT:PSS/Si有机无机异质结电池界面钝化效果的优化

5.1 PEDOT:PSS钝化的研究

5.2 聚合物双面钝化硅异质结太阳电池的研究

5.3 小结

第6章 结 论

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文及申请的专利