量子點敏化TiO_2基底光陽極太陽能電池的制備及光電性能研究

【摘要】：近些年來,量子點敏化太陽能電池的發(fā)展突飛猛進,引入注目。該類型電池是在染料敏化太陽能電池的基礎上發(fā)展而來的新型太陽能電池,具有廣闊的發(fā)展和應用前景。二氧化鈦(Ti O2)是一種半導體過渡金屬氧化物材料,其禁帶寬度為3.2e V,具有無毒、無害、耐腐蝕、儲量豐富、生產(chǎn)成本低等特點和化學性質穩(wěn)定,光活性較高、光電化性能優(yōu)良等優(yōu)勢,被認為是制備和發(fā)展太陽能電池的理想材料。本文采用水熱法在鈦片上制備了二氧化鈦納米晶陣列,研究了生長時間、生長溫度對二氧化鈦形貌、尺寸的影響,并探討了二氧化鈦光陽極太陽能電池的光電性能。接著,本文采用連續(xù)離子層吸附與反應法和電化學沉積法在二氧化鈦上沉積硒化鎘層,并用巰基丙酸作連接劑修飾Ti O2表面,使Ti O2與Cd Se的聯(lián)系更加緊密。研究了Cd Se敏化Ti O2太陽能電池的光電性能。另一方面,由于未被Cd Se敏化的Ti O2電極與電解液直接接觸,會造成Ti O2的腐蝕和光生電子與空穴的復合,這樣一來就會影響電池的光電轉換效率。所以,本文將在Cd Se/Ti O2電極的外面增加鈍化層(Zn Se,Zn S,Cd S等),形成了不同鈍化層包覆的Cd Se/Ti O2光陽極太陽能電池,并對它們的光電性能進行深入的探討和研究。 【關鍵詞】：量子點 CdSe TiO2納米晶 鈍化層 敏化太陽能電池 連續(xù)離子層吸附與反應法
【學位授予單位】：云南師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 緒論8-26
• 1.1 選題的背景和意義8-11
• 1.1.1 光-熱-電轉換8-9
• 1.1.2 光-電直接轉換9-11
• 1.2 太陽能電池的發(fā)展歷程11
• 1.3 太陽能電池的分類11-13
• 1.3.1 硅基太陽能電池12
• 1.3.2 薄膜太陽能電池12
• 1.3.3 染料敏化太陽能電池12-13
• 1.4 量子點敏化太陽能電池簡介13-14
• 1.4.1 量子點的制備13-14
• 1.4.1.1 金屬有機合成法14
• 1.4.1.2 水相直接合成法14
• 1.5 量子點的物理效應14-16
• 1.5.1 表面效應14
• 1.5.2 量子尺寸效應14-15
• 1.5.3 介電限域效應15
• 1.5.4 量子隧道效應15
• 1.5.5 庫侖阻塞效應15
• 1.5.6 多重激子效應15-16
• 1.6 量子點在太陽能電池方面的應用16-25
• 1.6.1 量子點敏化太陽電池的結構和基本原理16-19
• 1.6.1.1 量子點太陽電池的結構16-18
• 1.6.1.2 量子點太陽電池的基本原理18-19
• 1.6.2 量子點敏化太陽能電池的光電性能的評價19-21
• 1.6.3 量子點敏化太陽電池的研究進展21-25
• 1.6.3.1 研發(fā)廉價的可替代物質21
• 1.6.3.2 進行防護層處理21-22
• 1.6.3.3 摻入雜質離子22
• 1.6.3.4 引入粘結劑分子22-23
• 1.6.3.5 采用連續(xù)離子層吸附與反應法制備量子點23-25
• 1.7 本章小結25-26
• 第二章 Cd Se/TiO_2太陽電池光電性能的研究26-35
• 2.1 引言26-27
• 2.2 Cd Se納米晶敏化TiO_2工作機理27-28
• 2.3 實驗部分28-30
• 2.3.1 實驗中使用的化學試劑及材料28
• 2.3.2 TiO_2納米晶半導體膜的制備28-29
• 2.3.3 Cd Se量子點層的制備29-30
• 2.4 結果與討論30-34
• 2.4.1 SEM電鏡照片30-31
• 2.4.2 TiO_2的X射線衍射照片（XRD）31
• 2.4.3 Cd Se/TiO_2樣品光電性能曲線31-34
• 2.5 本章小結34-35
• 第三章 Cd S量子點敏化TiO_2納米電極太陽電池的制備及其表征35-46
• 3.1 引言35-36
• 3.2 實驗部分36-37
• 3.2.1 鈦片襯底的清洗36
• 3.2.2 二氧化鈦納米晶的制備36
• 3.2.3 連續(xù)離子層吸附反應法制備Cd S/TiO_2光陽極36-37
• 3.3 Cd S/TiO_2光陽極太陽能電池的表征和性能測試37-44
• 3.3.1 納米材料的形貌表征37-38
• 3.3.2 電池的組裝38
• 3.3.3 太陽電池的電壓-電流密度（J-V）曲線分析38-41
• 3.3.4 太陽電池的電化學阻抗譜分析（EIS）曲線分析41-43
• 3.3.5 太陽電池的光電流曲線分析43-44
• 3.4 本章小結44-46
• 第四章 多層量子點共敏化太陽能電池的研究46-61
• 4.1 引言46-48
• 4.2 實驗儀器與試劑48-50
• 4.2.1 實驗儀器48-49
• 4.2.2 實驗儀器49-50
• 4.3 主要實驗表征設備50-51
• 4.3.1 掃描電子顯微鏡（SEM）50
• 4.3.2 能譜分析儀（EDS）50-51
• 4.3.3 電化學工作站（Electrochemical workstation）51
• 4.3.4 高亮度氙燈點光源平行光源系統(tǒng)51
• 4.4 Cd Se/TiO_2光陽極的制備51-53
• 4.4.1 水熱法生長二氧化鈦51-52
• 4.4.2 電化學沉積法沉積硒化鎘52-53
• 4.5 多層量子點共敏化光陽極的制備53-54
• 4.5.1 Zn Se/Zn S量子點共敏化Cd Se/TiO_2太陽電池的制備53-54
• 4.5.2 Cd S/Zn Se/Zn S量子點共敏化Cd Se/TiO_2太陽電池的制備54
• 4.6 量子點敏化太陽電池的組裝54
• 4.7 結果與討論54-57
• 4.7.1 Cd Se QD敏化TiO_2納米晶陣列的形貌、結構和成分分析54-55
• 4.7.2 Zn Se/Zn S QD共敏化Cd Se/TiO_2電極的形貌及組成分析55-56
• 4.7.3 Cd S/Zn Se/Zn S QD敏化Cd Se/TiO_2的形貌及組成分析56-57
• 4.8 量子點太陽能電池的光電性能表征57-60
• 4.8.1 太陽電池的電壓-電流密度（J-V）曲線分析57-60
• 4.9 本章小結60-61
• 第五章 本文結論與展望61-63
• 5.1 本文結論61-62
• 5.2 本文展望62-63
• 參考文獻63-71
• 攻讀碩士期間發(fā)表的學術論文和研究成果71-72
• 致謝72

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