电沉积ZnO纳米棒阵列及共形结构杂化太阳能电池.pdf

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1、第30卷第8期无机化学学报Vo1．3ONo．82014年8月CHINESEJOURNALOFINORGANICCHEMISTRY1863．1874电沉积ZnO纳米棒阵列及共形结构杂化太阳能电池任鑫曹娇袁帅施利毅(上海大学纳米科学与技术研究中心，材料复合及先进分散技术教育部工程研究中心，上海200444．)摘要：采用电沉积法制备出ZnO致密纳米颗粒膜和不同尺寸的纳米棒阵列。通过在ZnO上旋涂P型聚合物聚3．己基噻酚(P3HrI')与n型富勒烯衍生物『6，6]．苯基．C61丁酸甲酯(PCBM)的混合物，并蒸镀金属Ag，制备出不同结构的杂化太阳能电池。通过扫描电镜、X射线衍射

2、、光致发光和模拟太阳光光电性能测试，对ZnO的生长条件、晶体形貌及缺陷与太阳能电池性能之间的关系进行了系统研究。结果表明．ZnO的形貌和晶体缺陷的分布对杂化太阳能电池有重要影响．避免共混聚合物与ZnO缺陷聚集区的直接接触可有效消除电流泄漏。在电池结构方面．与ZnO纳米阵列块状结构杂化太阳能电池相比，共形结构的杂化太阳能电池可有效缩短空穴到金属电极的传输距离．增大聚合物与金属电极的接触面积．光电转换效率可提升64％101％。关键词：ZnO；纳米结构；半导体；电沉积；杂化太阳能电池；共形结构中图分类号：0649文献标识码：A文章编号：1001—4861(2014)08．18

3、63．12DoI：1O．11862／CJIC．2014．255ElectrOdepOsitedZnONanorodArraysandtheConformalHybridSolarCellsRENXinCAOJiaoYUANShuaiSHILi—Yi(EngineeringResearchCenterof胞nfofEducationforMaterialComposing&AdvancedDispe~ingTechnology,ResearchCenterforNano—Sciences&Technology,ShanghaiUniversity,Shanghai2004

4、44,China)Abstract：ZnOdensegrainfilmsandnanorodarrayswerepreparedbyelectr0depositi0n．Thehybridsolarcellswithdifferentstructureswerefabricatedthroughspincoatingofpoly(3-hexyhhiophene-2，5-diy1)：【6，6]一phenyl—C61-butyricacidmethylester(P3HT：PCBM)blendontotheZnOsamples，andevaporatingofAg．There

5、lationshipofZnOgrowthparameters，morphologies，crystaldefectsanddeviceperformanceswasstudiedthroughscanningelectronmicroscopy，X-raydiffraction，ph0toluminescencespectraandphotovohaicmeasurements．Theresultsindicatedthatthemorphologiesandthelocationofthedefectsgreatlyinfluencedthesolarcellper

6、formances．ThecurrentleakagecanbeeliminatedbyavoidingthedirectcontactbetweenthepolymerblendandthedefectaccumulationareaofZnO．Theconversioneficiencyofthenanostructuredconformalsolarcellsimproved64％-101％comparedwiththebulkone，duetotheshorterholetransportrouteandthelargercontactareabetweenth

7、epolymerblendandthemetalelectrode．KeyWords：ZnO；nanostructures；semiconductors；electrodeposition；hybridsolarcells；conformalstructures有机太阳能电池由于其成本低、制作过程简单电池被证明是迄今最成功的有机电池之一。ZnO及具备柔性可持续等特点而吸引了众多研究者的由于其较低的功函数．可以与聚合物太阳能电池中关’注【1。其中，将施电子共轭聚合物和受电子富勒的光活性层形成很好的欧姆接触，常被用于杂化异烯衍生物PCBM混合