基于电化学组装方法的柔性有机/无机复合太阳能电池研究

柔性太阳能电池是太阳能利用领域的研究热点，采用导电聚合物（ECPs）与.纳米晶TiO2 制备柔性异质结太阳能电池对于光电化学的发展与应用具有重要意义。当前研究的有机/无机复合太阳能电池普遍存在界面相分离问题，导致光电转换效率比较低。本课题采用电化学原位聚合/降解方法在形貌可控的纳米氧化钛电极表面制备高结晶度TiO2/ECPs 多层复合电极，在此基础上组装高效柔性太阳能电池。采用电化学原位聚合方法可在电极表面一步完成ECPs 的形核与生长，有望从根本上解决有机/无机界面的结合问题。在此基础上，通过独特的电化学降解反应提高其结晶度并生成介孔互穿网络结构，这对于改善ECPs 光电响应以及电荷分离特性将产生重要作用。通过组装ESC 电池，研究其光电特性，对于探讨TiO2/ECPs 界面特性以及ECPs 中光生电子/空穴对的产生、复合以及输运具有重要研究意义，将对太阳能电池推广起到积极推动作用。

柔性太阳能电池是太阳能利用领域的研究热点，采用导电聚合物（ECPs）与纳米晶TiO2 制备柔性异质结太阳能电池对于光电化学的发展与应用具有重要意义。本课题采用电化学原位聚合/降解方法在形貌可控的纳米氧化钛电极表面制备高结晶度TiO2/ECPs 多层复合电极，在此基础上组装高效柔性太阳能电池。本项目按照计划书开展了研究工作，达到了预期研究目标，完成了ECPs材料的筛选、氧化钛可控合成以及P3HT的电化学原位聚合工作。.根据研究计划，采用电化学方法在ITO/TiO2表面原位聚合P3HT材料，SEM观察发现界面接触良好，未见界面分离现象。研究了EDOT（PEDOT单体）在ITO/TiO2/P3HT电极表面的电聚合。采用电沉积方法在电极表面直接聚合了PEDOT薄膜，避免了对于ITO基底的酸腐蚀，有望实现PEDOT和P3HT的共沉积。在上述工作基础上组装了ITO/TiO2/P3HT/PEDOT/Au光伏电池，UV-Vis分析表明，电聚合样品在可见光区域有良好光吸收效果。研究了不同光伏电池的光电性能，结果表明，循环伏安法制备样品性能优于恒电压沉积样品，经过电化学降解过程，光电转换效率有明显提高。.根据研究计划，采用电化学沉积的方法尝试组装叠层光伏电池ITO/TiO2/CdSe/ P3HT/PEDOT/NiO/Au，其中CdSe材料采用电沉积方法在TiO2电极表面合成，其能带与P3HT可以互相匹配。不同复合电极样品在-0.3-0 V范围内光照开关情况下的IV特性曲线结果显示所有三个样品均具有光电响应性能，其中TiO2/CdSe4000/V2O5样品具有最稳定的IV响应特性，而TiO2/CdSe3000/V2O5和TiO2/CdSe5000/V2O5的样品在不同电压下电流发生变化。这可能是由于在复合电极的CdSe光敏层中产生的光生载流子平均自由行程在400 nm左右。这一结果有利于进一步优化光电池组装实验条件，通过控制异质结电池器件的薄膜厚度来获得更好的光电转化性能。