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1、精品毕业设计本科生毕业设计姓 名： 学 号： 学 院： 信息与电气工程学院 专 业： 电子科学与技术 设计题目： 基于新型二氧化钛基的太阳能电池的研究 指导教师： 职 称： 讲师 二一一 年 六 月 徐州精品毕业设计中国矿业大学毕业设计任务书学院 信电学院 专业年级电子科学与技术07-2班 学生姓名范强任务下达日期:2011年 2月 21日毕业设计日期：2011年 2月 21日至 2011 年 6月 19日毕业设计题目：基于新型二氧化钛基的太阳能电池的研究毕业设计主要内容和要求：1. 掌握太阳能电池的工作原理和特性曲线。2. 对新型光敏材料聚苯胺进行探究。3. 对基底二氧化钛进行研究。4. 寻
2、找合适的太阳能电池的模型。5. 制备太阳能电池，并分析。6. 撰写论文。院长签字： 指导教师签字：中国矿业大学毕业设计指导教师评阅书指导教师评语（基础理论及基本技能的掌握；独立解决实际问题的能力；研究内容的理论依据和技术方法；取得的主要成果及创新点；工作态度及工作量；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）：成 绩： 指导教师签字： 年 月 日中国矿业大学毕业设计评阅教师评阅书评阅教师评语（选题的意义；基础理论及基本技能的掌握；综合运用所学知识解决实际问题的能力；工作量的大小；取得的主要成果及创新点；写作的规范程度；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）：成 绩： 评阅教师签字：
3、 年 月 日中国矿业大学毕业设计答辩及综合成绩答 辩 情 况提 出 问 题回 答 问 题正确基本正确有一般性错误有原则性错误没有回答答辩委员会评语及建议成绩：答辩委员会主任签字： 年 月 日学院领导小组综合评定成绩：学院领导小组负责人： 年 月 日摘 要太阳能电池的研究一直是各国研究领域的热点之一，而如何制作具有低成本的太阳能电池更加是重中之重。本文基于已经能够实现工业化的有机聚合物材料聚苯胺和早已得到大家认可的二氧化钛材料制备具有低成本的有机聚合物太阳能电池，并且得到了一些有意义的成果。TiO2是一种宽禁带半导体，它不但具有很好的物理和化学性质，而且具备较好的光学性质；聚苯胺在众多有机半导体
4、材料中以其独特的导电机理、低廉的成本和较高的环境稳定性被喻为是最有应用潜力的导电聚合物材料。在本论文中，我们以导电态聚苯胺作为P型半导体材料，纳米TiO2作为N型半导体材料制备了P-N异质结太阳能电池。本文首先利用溶胶-凝胶法制备了纳米二氧化钛薄膜材料；采用化学氧化聚合的方法制备了本征态的聚苯胺材料，再利用樟脑磺酸掺杂获得了具有电导率为 100Scm-1的导电态聚苯胺材料。同时，本文报道了纳米二氧化钛/导电态聚苯胺的异质结结构，并发现了其良好的整流效应。为下一步对器件光电转换特性的研究提供了理论依据。在此基础上我们首次制备了ITO/TiO2/PANI/ITO结构的太阳能电池，器件以制备好的二氧
5、化钛和聚苯胺作为主要材料。虽然我们的工作还需要进一步进行完善，但是我们相信基于有机聚合物的太阳能电池的研究必将是现在乃至将来很长时期的一个热点，希望我们的研究能够对于有机光伏器件领域的发展有着些许裨益。关键词：太阳能电池；二氧化钛；聚苯胺ABSTRACTThe study of solar cells is always one of the hot points in research fields through the countries, and how to fabricate the low cost solar cells is much more important. In t
6、his thesis, we fabricate the organic polymer solar cells with low cost materials, based on PANI and TiO2.We also get some meaningful results.TiO2 has great physical and chemical characteristic .As well as good photo-electronic performance ; Polyaniline has its own unique conductive mechanism in many
7、 organic semiconductor materials, low cost and high environmental stability has been hailed as the most potential applications of conductive polymer materials. In this paper, we used polyaniline as a P-type semiconductor material, nano TiO2 as N-type semiconductor material to prepare PN heterojuncti
8、on solar cells.In this paper, we prepared nano-titanium dioxide thin film materials by using the sol - gel. We used chemical oxidative polymerization method to synthesize original polyaniline materials, the naphthalene sulfonic acid was doped to get conductive polyaniline materials with conductivity
9、 of 100 S cm-1, and theirinfrared action spectrum, the absorption spectra and the surface morphology were discussed.This paper reported the heterojunction structure of nano-titanium dioxide/ conductive polyaniline, and found its good rectifier effect. This for the next phase of the device characteri
10、stics of photoelectric conversion provided a theoretical basis.On this basis, for the first time we have prepared ITO/ TiO2/PANI/ITO structure solar cells that we just done.Although we still need further work to perfect, but we believe the research of solar cells based on organic polymer solar cells
11、 is a hot point in nowadays even in the future. We hope our study will bring some benefit on the research field of organic solar cells.Key words: solar cell;TiO2;PANI 目 录1 绪论11.1 研究的背景11.2 太阳能电池的发展历程11.3 太阳能电池工作原理11.4 太阳能电池分类21.4.1 多元化合物太阳能电池21.4.2 硅太阳能电池21.4.3 湿化学太阳能电池太阳能电池21.4.4 有机太阳能电池31.4.5 聚合物太
12、阳能电池31.5 本章小结42 聚合物太阳能电池52.1 导电聚合物的简介52.2 聚合物太阳能电国内外研究进展52.3 聚合物太阳能电池原理及其发展历程52.4 聚合物太阳能电池结构及特点62.4.1单层膜结构62.4.2双层膜异质结结构62.5 面临的问题72.6 本章小结83 聚苯胺93.1 导电高分子材料概述93.2 聚苯胺的基本介绍93.3 聚苯胺的分子结构93.4 聚苯胺的导电性103.4.1 聚苯胺的导电机理103.4.2聚苯胺具有电子导电的性质103.5 聚苯胺光电性能113.6 聚苯胺的制备113.6.1 导电聚合物的合成方法113.6.2 聚苯胺的制备133.6.3 导电态
13、聚苯胺的制备143.7 导电态聚苯胺电导率的测量26153.8 导电聚合物的基本性能及其应用前景163.9 导电高分子面临的问题173.10 聚苯胺的研究现状及前景展望183.11 本章小结194 基底TiO2研究204.1 二氧化钛的晶体结构和能带结构204.2 纳米二氧化钛的基本特性204.3 纳米二氧化钛薄膜的制备214.3.1. 气相法和液相法214.3.2利用溶胶-凝胶法制备TiO2的反应机理224.3.3 涂膜过程244.3.4 热处理过程244.4 本章小结245 太阳能电池研究265.1 ITO/TiO2/PANI/ITO结构太阳能电池265.1.1 理想太阳电池265.1.2 太阳能电池的开路电压285.2 聚合物太阳能电池的工作原理285.3 电池制作的工艺流程295.3.1 ITO 导电玻璃的盐酸腐蚀295.3.2 ITO 导电玻璃的清洗305.3.3 ITO 导电玻璃的导电面的确认和标记305.3.4 TiO2溶胶凝胶的旋涂和TiO2薄膜的烧制305.3.5 有机聚合物的旋涂30
