Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族半導體量子點的制備及其敏化太陽能電池性能的研究

【摘要】：I-III-VI族半導體納米晶,是一類由I族(Cu,Ag),III族(Ga,In),VI族(S,Se)等元素組成的材料。大都是直接窄帶隙半導體,其中,Cu InS2,Cu InSe2帶隙分別為1.5ev和1.04ev,與太陽光譜匹配,是性能優(yōu)異的太陽電池光吸收層材料。當材料的尺寸與其激子半徑相當時會表現(xiàn)出量子限域效應,在量子點敏化太陽能電池(QDSC)領域極具潛力。目前,合成量子點敏化劑的方法主要歸納為預合成法和原位合成法兩種。本文主要制備了Cu2S/FTO對電極和I-III-VI量子點敏化劑,并研究了其在QDSC中的應用。概括如下:1.采用前驅體分解法合成Cu2S,將其分散于有機溶劑中形成墨水,然后滴涂于FTO導電玻璃上形成納米晶薄膜,用熱處理的方法去除表面配體,制成Cu2S/FTO對電極;以CdS敏化的TiO2多孔薄膜作光陽極,Cu2S/FTO為對電極,多硫電解液作氧化還原電對,組裝電池測試其性能(J-V和IPCE),結果表明,其效率遠高于用鉑作對電極的電池,最高效率接近3%。2.采用液相法制備了CuInS2/CdS核殼量子點以及CuInSexS2-x合金量子點,用TEM、UV、PL、XRD、ICP-OES等手段對材料進行各項表征,通過電泳沉積(EPD)或者雙官能團分子連接法(linker-assited)將量子點沉積到TiO2多孔薄膜上,組裝電池測試其性能。研究表明,在CuInS2量子點表面包覆一層CdS殼層可以提高其熒光性能和電池的性能,制得的Cu InS2-QDs敏化太陽電池的光電轉換效率最高可達1.17%。CuInSexS2-x合金量子的QDSC光響應范圍增大,電池性能和外量子效率提高。 【關鍵詞】：I-III-VI量子點 量子點敏化太陽能電池 Cu2S/FTO對電極
【學位授予單位】：溫州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM914.4;O646.54
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-26
• 1.1 量子點概述10-11
• 1.1.1 量子效應10-11
• 1.1.2 量子點的特性11
• 1.2 量子點的分類11-13
• 1.2.1 按半導體量子點的元素組成分類11
• 1.2.2 按半導體量子點的結構組成分類11-13
• 1.3 量子點的合成與敏化13-16
• 1.3.1 原位化學沉積法14-15
• 1.3.2 雙官能團有機小分子輔助沉積法15
• 1.3.3 電泳沉積法15-16
• 1.3.4 其他沉積方法16
• 1.4 量子點在太陽能電池中的應用16-23
• 1.4.1 量子點敏化太陽能電池的結構與組成16-20
• 1.4.2 量子點敏化太陽能電池的工作原理20-21
• 1.4.3 界面處理21-22
• 1.4.4 量子點敏化太陽能電池的研究現(xiàn)狀22-23
• 1.5 本論文的研究意義與研究內容23-26
• 第二章 Cu_2S對電極的制備及其應用26-40
• 2.1 引言26-27
• 2.2 實驗部分27-29
• 2.2.1 實驗藥品27
• 2.2.2 實驗儀器27-28
• 2.2.3 實驗過程28-29
• 2.3 實驗結果與討論29-37
• 2.3.1 Cu_2S、Ag_2S納米顆粒29-32
• 2.3.2 Cu_2S/FTO對電極32-33
• 2.3.3 Cu_2S/FTO作對電極的電池性能初探33-37
• 2.4 本章小結37-40
• 第三章 CuInS_2量子點敏化太陽能電池40-54
• 3.1 引言40-41
• 3.2 實驗部分41-44
• 3.2.1 實驗藥品41-42
• 3.2.2 實驗儀器42
• 3.2.3 實驗過程42-44
• 3.3 實驗結果與討論44-52
• 3.3.1 油胺和硫醇作配體的CuInS_2量子點44-46
• 3.3.2 不同linker連接量子點對QDSC性能的影響46-47
• 3.3.3 CuInS_2/CdS核殼量子點的制備及其QDSC性能47-52
• 3.4 本章小結52-54
• 第四章 CuInSe_xS_(2-x)合金量子點敏化太陽能電池54-66
• 4.1 引言54-55
• 4.2 實驗部分55-57
• 4.2.1 實驗藥品55
• 4.2.2 實驗儀器55-56
• 4.2.3 實驗過程56-57
• 4.3 實驗結果與討論57-64
• 4.4 本章小結64-66
• 第五章 結論與展望66-68
• 5.1 結論66
• 5.2 展望66-68
• 參考文獻68-76
• 致謝76-78
• 攻讀碩士學位階段發(fā)表的學術論文78

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