提高硅/有机杂化太阳电池转换效率和器件稳定性的界面修饰和结构优化

基本信息
批准号:61804070
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:刘奇明
学科分类:
依托单位:兰州大学
批准年份:2018
结题年份:2021
起止时间:2019-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:李亚丽,刘德全,付玉军,吕明智,苏浩,赵永刚
关键词:
异质结太阳电池透明导电PEDOT:PSS薄膜界面修饰背接触硅异质结
结项摘要

Transparent conductive conjugated polymer PEDOT:PSS/c-Si hybrid solar cells which combined inorganic crystals with high stability, excellent semiconductor properties and well-developed producing technology and organic materials with outstanding flexibility, tunable band structure and simple fabrication process, have been developed recently to realize highly efficient photovoltaic devices that are easily and inexpensively fabricated. For further improvement of device performance, that means power conversion efficiency and device stability, we will mainly focus on promotion of optoelectronic properties of PEDOT:PSS thin films and optimization of device structure. Kinds of organic solvent and neutral surfactants will be employed in PEDOT:PSS precursor solution with different concentrations to clarify its effect on optoelectronic properties of resulted PEDOT:PSS thin films.. Meanwhile, post-treatment of spin-coated PEDOT:PSS will also need to be precisely investigated to yield PEDOT:PSS/Si hybrid solar cells with higher power conversion efficiency, especially the higher fill-in factor up to 0.80. Additionally, insertions of hole and electron transport materials at PEDOT:PSS/Ag(Anode) and N-Si/Al(Cathode) interfaces, respectively, are highly imperative to optimize device band diagrams and interfaces to improve the photovoltaic performances of PEDOT:PSS/Si hybrid solar cells. Finally, based on the aforementioned fabrication method of PEDOT:PSS and proper carrier transport materials we could observe, we will manufacture PEDOT:PSS/Si hybrid solar cells with back contacted electrodes to avoid the incident loss and UV degradation of PEDOT:PSS thin films and realize the highly efficient PEDOT:PSS/Si hybrid solar cells with outstanding light-soaking stability.

透明导电聚合物PEDOT:PSS/Si杂化太阳电池集成了晶硅半导体优异的稳定性和成熟的制备工艺,有机半导体优良的结构可塑性、容易的能带结构调制和简单的制备工艺,不但实现了较高的转换效率,而且大幅降低了器件成本。为了进一步提高杂化太阳电池的转换效率和稳定性,本项目将着眼于聚合物的改性和器件结构的优化,研究制备不同组分的前驱溶液,改善旋涂后处理工艺,探究制备工艺对PEDOT:PSS薄膜光电特性的影响,使电池的填充因子提高到0.80。分别在PEDOT:PSS/银电极和Si/铝电极界面,用溶液法制备空穴和电子传输材料,优化器件的能带结构和界面特性,提高电池的转换效率。在此基础上,探索制备背接触型杂化太阳电池以避免聚合物的入射光损失和紫外光照退化,提高电池的转换效率和稳定性。最终制备出高效稳定的PEDOT:PSS/Si杂化太阳电池。

项目摘要

使用透明导电聚合物作为窗口层和激发层的硅基杂化太阳电池近年来很受关注。为了进一步提高杂化太阳电池的转换效率和稳定性,本项目着眼于聚合物的改性和器件结构的优化,研究制备了不同组分的前驱溶液,改善了旋涂后处理工艺,探究了制备工艺对PEDOT:PSS薄膜光电特性的影响,使PEDOT:PSS薄膜光电性能大幅提升,从而改善了PEDOT:PSS/Si杂化太阳电池光电转换效率。进一步的,在PEDOT:PSS/银电极,用溶液法制备了空穴传输材料,优化器件的能带结构和界面特性,提高了电池的转换效率。同时,该项目尝试了Ag/PCBM/Si/Au结构的基于p型硅衬底的杂化太阳电池制备,实验发现该结构具有一定光电转效率,说明基于p型硅的杂化太阳电池同样值得关注。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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