CdS多孔密堆量子點敏化太陽能電池

【摘要】：量子點具有特殊的量子限制效應(yīng)、多激子效應(yīng)和小帶效應(yīng),理論上具有很強的光電轉(zhuǎn)換能力,量子點太陽能電池被認(rèn)為可以突破傳統(tǒng)電池的32%的轉(zhuǎn)換極限,量子點在太陽能電池上有很好的應(yīng)用前景。 本文提出了一種新型結(jié)構(gòu)量子點(半導(dǎo)體)敏化太陽能電池,CdS量子點或者納米晶組裝成多孔狀的結(jié)構(gòu),同時用有機染料修飾。通過UV-vis吸收、EIS分析結(jié)合電池的伏安特性表明了這種海綿狀多孔結(jié)構(gòu)可以有效的增強光的吸收以及電解液的浸入。有機染料的修飾可以加速空穴的傳輸。所以海綿狀結(jié)構(gòu)的太陽能電池表現(xiàn)出了高的吸收、短路電流和開路電壓,擁有更高的效率的良好性能。 研究中對該結(jié)構(gòu)進行了進一步優(yōu)化,以PS微球為模板通過真空自組裝的方法得到孔徑和陽極厚度可控的三維多孔結(jié)構(gòu),并研究了獲得CdS多孔結(jié)構(gòu)的最佳厚度2.6μm、最佳退火溫度400℃;在多孔CdS表面通過電沉積一層CdS薄層改善了量子點之間的接觸;最后在多孔CdS表面電沉積CdSe,使電子空穴在CdS/CdSe的II型半導(dǎo)體所形成的內(nèi)建電場處有效分離,獲得了2.47%的光電轉(zhuǎn)換效率。 【關(guān)鍵詞】：量子點 太陽能電池 多孔結(jié)構(gòu) Ⅱ型半導(dǎo)體
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 緒論8-23
• 1.1 引言8-9
• 1.2 太陽能電池的分類9-14
• 1.2.1 硅基太陽能電池9-11
• 1.2.3 多元化合物薄膜太陽能電池11-12
• 1.2.4 有機太陽能電池12-13
• 1.2.5 染料敏化太陽能電池13-14
• 1.3 量子點太陽能電池14-21
• 1.3.1 量子點太陽能電池的優(yōu)勢14-16
• 1.3.2 肖脫基量子點太陽能電池16-18
• 1.3.3 量子點敏化太陽能電池的結(jié)構(gòu)18-19
• 1.3.4 量子點敏化的方法以及電解質(zhì)的選擇19
• 1.3.5 量子點敏化太陽能電池的研究現(xiàn)狀19-20
• 1.3.6 量子點敏化太陽能電池的現(xiàn)存問題20-21
• 1.4 本課題的研究思路及創(chuàng)新之處21-23
• 第二章 試驗原料、設(shè)備及過程23-35
• 2.1 試驗原料23-24
• 2.2 試驗裝置24-27
• 2.2.1 超聲波清洗器(SK2200LH)24
• 2.2.2 SZ-93 自動雙重純水蒸餾器24
• 2.2.3 METTLER AE 240 分析天平24-25
• 2.2.4 拉膜機25
• 2.2.5 電熱鼓風(fēng)干燥箱25
• 2.2.6 85-2 型恒溫磁力攪拌器25-26
• 2.2.7 Sigma 3-30K高速冷凍離心機26
• 2.2.8 馬弗爐26
• 2.2.9 高壓反應(yīng)釜26
• 2.2.10 真空恒溫干燥箱26-27
• 2.3 表征手段27-28
• 2.3.1 微觀結(jié)構(gòu)分析(TEM)27
• 2.3.2 結(jié)晶相分析(XRD)27
• 2.3.3 表面形貌表征(SEM)27
• 2.3.4 紫外－可見分光光度計(UV-1901)27
• 2.3.5 電化學(xué)阻抗譜分析(EIS)27-28
• 2.3.6 太陽能電池效率測試28
• 2.4 實驗過程28-35
• 2.4.1 電池制備與太陽能電池的光電性能表征28-31
• 2.4.2 海綿狀半導(dǎo)體太陽能電池光陽極的制備31-32
• 2.4.3 三維有序密堆量子點太陽能電池光陽極的制備32-35
• 第三章 海綿狀CdS納米顆粒敏化太陽能電池35-50
• 3.1 前言35-37
• 3.2 實驗部分37
• 3.3 實驗結(jié)果與討論37-49
• 3.3.1 CdS納米晶的合成與表征37-40
• 3.3.2 傳統(tǒng)半導(dǎo)體太陽能電池和海綿狀半導(dǎo)體太陽能電池性能對比40-42
• 3.3.3 染料對海綿狀結(jié)構(gòu)性能的影響42-44
• 3.3.4 不同退火溫度的海綿狀SSSCs的性能對比44-45
• 3.3.5 不同厚度的海綿狀SSSCs的性能對比45-46
• 3.3.6 不同孔徑的多孔結(jié)構(gòu)及性能46-49
• 3.4 本章小結(jié)49-50
• 第四章 三維有序密堆量子點太陽能電池50-72
• 4.1 前言50-51
• 4.2 實驗過程51
• 4.3 實驗設(shè)計51-52
• 4.4 三維有序密堆量子點結(jié)構(gòu)的可控制備52-53
• 4.4.1 CdS量子點的合成與表征52
• 4.4.2 PS微球模板法制備有序密堆CdS量子點多孔結(jié)構(gòu)及形貌表征52-53
• 4.5 光陽極厚度對電池的影響53-55
• 4.5.1 光陽極厚度的控制53-54
• 4.5.2 不同厚度光陽極IV性能的比較54-55
• 4.6 退火對電池的影響55-61
• 4.6.1 退火溫度的影響55-59
• 4.6.2 退火時間的影響59-61
• 4.7 電沉積CdS改善電子傳輸61-64
• 4.8 CdS/ CdSe的II型結(jié)構(gòu)促進電子空穴分離能力的探究64-70
• 4.8.1 電沉積CdSe的制備以及表征65-67
• 4.8.2 CdS/ CdSe的II型結(jié)構(gòu)對電池性能的影響67-70
• 4.9 現(xiàn)存問題及解決辦法70-71
• 4.10 本章小結(jié)71-72
• 第五章 全文結(jié)論72-73
• 參考文獻73-78
• 發(fā)表論文和參加科研情況說明78-79
• 致謝79

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