CuSCN纳米棒的制备及新型薄膜太阳能电池的研制

目前关于n型电子传输材料如ZnO、TiO2的制备及其在太阳能电池中的应用研究已受到广泛关注，而对固态p型空穴传输材料的研究及其在器件中的应用则报导不多。设计具备高比表面积和均匀稳定的固态空穴传输薄膜电极材料是提高光伏电池光电转化效率和稳定性的关键科学问题。本项目拟深入研究无机空穴传输材料CuSCN纳米棒在电化学沉积过程中的生长特性和可控制备，并利用所制备的纳米棒与有机导电聚合物复合构筑无机-有机异质结光伏电池。目的是将一维结构的CuSCN空穴受体引入杂化体相异质结中，提高激子的分离程度及空穴的传输速度和收集效率。这种在导电玻璃上先制备具有纳米棒阵列结构的p型无机空穴传输材料，再构筑有机层光伏器件的设计，为新型太阳能电池的开发提供一条新颖可行的方案。

CuSCN是一种良好的宽禁带透明的p型半导体材料,且具有较高的电荷传输性能和稳定性.利用电化学沉积技术构筑结构可控的CuSCN纳米棒阵列作为空穴传输材料、并将其应用于同有机导电聚合物复合制备薄膜太阳能电池。利用纳米棒阵列提高载流子的迁移，通过调控纳米棒的长径比，有效扩展和改善无机与有机材料间的界面，提高激子的解离几率，从而进一步提高光伏电池的光电转化效率。.本项目深入地研究了CuSCN在电化学沉积过程中的生长机理, 提出CuSCN晶体生长具有各相异性生长的特性和物质传递扩散控制.通过对前驱体的成分及扩散传递系数的测定,以及对溶剂组分,电解液中离子的浓度及摩尔比,圆盘电极旋转速度,有机分子软模板SDA,沉积电位和反应时间等参数的调节,成功地在导电玻璃上制备出具有高比表面积的多孔和具有纳米棒状阵列结构的CuSCN纳晶薄膜材料,并实现了对CuSCN纳米棒密度、尺寸,长径比及生长取向的可控生长制备。利用电化学沉积方法生长的CuSCN纳米棒阵列,与有机导电高分子材料复配成功制备了具有ITO/CuSCN/P3HT:PCBM/Ca:Al结构的无机/有机复合纳米光伏器件, 并系统地研究分析了具有纳米棒阵列结构的无机空穴传输载体CuSCN对BHJ太阳能电池光电性能的影响. 实验结果表明,光伏器件的光电转换效率随CuSCN纳米棒长度的增加而降低.