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傳統(tǒng)的硅太陽能由于制備流程復(fù)雜、硬件設(shè)備投資高,使得電池成本高,限制了更大規(guī)模的應(yīng)用。因此,開發(fā)新型低成本太陽能電池具有重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。聚合物(PEDOT)的合成方法介紹自從shirakawaetal發(fā)現(xiàn)了聚乙Q具有高導(dǎo)電率后,導(dǎo)電聚合物這個(gè)領(lǐng)域已引起了科學(xué)家的廣泛興趣。選用制備工藝簡單的新型電荷選擇性材料(PEDOT:PSS(聚(3,4-亞乙二氧基s吩)-聚(b乙烯磺酸))與晶硅基片形成非摻雜的異質(zhì)結(jié)太陽能電池,可以避免摻雜所需要的高溫工藝,有望獲得低成本的硅基異質(zhì)結(jié)太陽能電池。
但是這類異質(zhì)結(jié)電池存在PEDOT:PSS材料本身空穴遷移率低,PEDOT:PSS/硅接觸面性能差,以及硅/金屬電極接觸電阻高等問題,限制了電池轉(zhuǎn)換效率的提高。針對這一些列問題,蘭州大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院彭尚龍團(tuán)隊(duì)采用PEDOT:PSS材料改性、光吸收改善、硅納米陷光結(jié)構(gòu)的構(gòu)筑、硅表面鈍化和硅/金屬界面接觸電阻降低等策略,實(shí)現(xiàn)電池轉(zhuǎn)換效率提升和成本降低,取得了一系列研究成果。(PEDOT∶PSS)電導(dǎo)率的變化以及摻雜PEDOT∶PSS薄膜對聚合物太陽能電池器件性n的影響。
聚3,4-乙烯二氧噻吩(PEDOT)由拜爾(Bayer AG)科學(xué)家于1988年在專利中提出,人們發(fā)現(xiàn)其具有穩(wěn)定的摻雜態(tài)結(jié)構(gòu),因而具有優(yōu)異的環(huán)境穩(wěn)定的導(dǎo)電性。同時(shí),人們發(fā)展了PEDOT:PSS (聚磺酸)溶膠體系來實(shí)現(xiàn)PEDOT材料的水系儲(chǔ)存以及加工,結(jié)合PEDOT的其他多種化學(xué)合成以及原位合成方法,這使得其被廣泛應(yīng)用在儲(chǔ)能、柔性電子學(xué)、光電轉(zhuǎn)換器件等應(yīng)用中。x酸處理的PEDOT:PSS表現(xiàn)了高的導(dǎo)電性(導(dǎo)電率σ=3100Scm。
近年來,由于成本低廉和性能優(yōu)異,硅基雜化太陽電池引起了科學(xué)家們的極大研究興趣。然而,柔性硅基雜化太陽電池鮮有報(bào)道。難點(diǎn)在于單晶硅的柔性化。本研究中,我們采用簡單的制備工藝,構(gòu)筑了柔性微米金字塔狀Si/PEDOT:PSS雜化太陽電池。這一方法不僅改善了PEDOT:PSS本身的導(dǎo)電性,同時(shí)通過其表面分布的NaCl小晶體改善了上層鈣鈦礦薄膜的質(zhì)量。相較于光電轉(zhuǎn)換效率為4%的柔性平板結(jié)構(gòu)Si/PEDOT:PSS太陽電池,柔性微米金字塔狀太陽電池具有更高的光電轉(zhuǎn)化效率,為6.3%。