CdSe量子點(diǎn)的制備及其敏化太陽(yáng)能電池性能的研究

【摘要】：量子點(diǎn)敏化太陽(yáng)能電池是一種新興的低成本的光電化學(xué)電池。本論文采用清潔、相對(duì)溫和的方法在納晶薄膜上組裝CdSe量子點(diǎn)，形成敏化太陽(yáng)能電池，并對(duì)其進(jìn)行了一系列的優(yōu)化。主要的研究工作包括以下三方面。 1.通過化學(xué)浴沉積的方法，以無(wú)機(jī)鎘鹽和硒的前驅(qū)體為原料，在室溫下將形成的立方閃鋅礦結(jié)構(gòu)的CdSe量子點(diǎn)直接組裝到納晶薄膜上，通過控制沉積時(shí)間來(lái)控制敏化量。組裝成電池后，對(duì)電池進(jìn)行SEM、XRD、紫外可見吸收、光電性能等一系列的測(cè)試表征，從而選取最佳的沉積時(shí)間為5.5h。 2.使用四氯化鈦溶液對(duì)制備的工作電極進(jìn)行表面修飾，表面處理大大提高了電池的光電流和轉(zhuǎn)換效率。本論文研究了表面處理對(duì)太陽(yáng)能電池性能影響的機(jī)理。實(shí)驗(yàn)表明，選取處理時(shí)間為90min的量子點(diǎn)敏化太陽(yáng)能電池，最高的光電轉(zhuǎn)換效率可達(dá)到2.13%。 3.制備了新型的PbS對(duì)電極材料，通過SEM、XRD對(duì)其形成過程進(jìn)行了研究。本文著重討論了PbS對(duì)電極和Pt對(duì)電極對(duì)于CdSe量子點(diǎn)敏化不同薄膜電池的性能影響機(jī)理。實(shí)驗(yàn)表明，使用多硫電解液時(shí)，與傳統(tǒng)Pt對(duì)電極相比，PbS對(duì)電極的使用顯著提高了量子點(diǎn)敏化太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率。PbS對(duì)電極的制備和使用，對(duì)于量子點(diǎn)敏化太陽(yáng)能電池的發(fā)展起了很重要的作用。 【關(guān)鍵詞】：CdSe量子點(diǎn) 量子點(diǎn)敏化太陽(yáng)能電池 表面修飾 對(duì)電極 光電轉(zhuǎn)換效率
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：TM914.4
【目錄】：

• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集3-4
• 摘要4-6
• ABSTRACT6-14
• 符號(hào)說(shuō)明14-15
• 第一章 緒論15-31
• 1.1 量子點(diǎn)的研究現(xiàn)狀和進(jìn)展15-17
• 1.1.1 量子點(diǎn)概述15
• 1.1.2 量子點(diǎn)的基本特性15-17
• 1.1.3 量子點(diǎn)的研究進(jìn)展17
• 1.2 量子點(diǎn)的制備方法17-20
• 1.2.1 金屬有機(jī)化合物的熱分解法17-19
• 1.2.2 均勻沉淀法19
• 1.2.3 溶膠-凝膠法19
• 1.2.4 連續(xù)離子層吸附反應(yīng)(SILAR) 法19-20
• 1.2.5 化學(xué)浴沉積法(CBD)20
• 1.3 量子點(diǎn)敏化太陽(yáng)能電池簡(jiǎn)介20-28
• 1.3.1 染料敏化太陽(yáng)能電池的研究進(jìn)展20-21
• 1.3.2 量子點(diǎn)敏化太陽(yáng)能電池的研究進(jìn)展21-22
• 1.3.3 量子點(diǎn)敏化太陽(yáng)能電池的基本原理22-24
• 1.3.4 量子點(diǎn)敏化太陽(yáng)能電池光電性能的評(píng)價(jià)24-26
• 1.3.5 量子點(diǎn)敏化太陽(yáng)能電池光電性能的影響因素26-28
• 1.4 課題的選題背景和研究意義28-29
• 1.5 本論文的研究工作設(shè)想29-31
• 第二章 CdSe 量子點(diǎn)敏化 TiO2納晶薄膜太陽(yáng)能電池的制備31-49
• 2.1 前言31-32
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分32-36
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑和儀器32-33
• 2.2.2 TiO2納晶薄膜電極的制備33-34
• 2.2.3 化學(xué)浴沉積(CBD)CdSe 量子點(diǎn)34
• 2.2.4 CdSe 量子點(diǎn)敏化 TiO2納晶薄膜工作電極的制備34-35
• 2.2.5 對(duì)電極的制備35
• 2.2.6 多硫電解液的配制35-36
• 2.2.7 CdSe 量子點(diǎn)敏化 TiO2薄膜電極的表征和電池的光電性能分析36
• 2.3 結(jié)果和討論36-48
• 2.3.1 CdSe 量子點(diǎn)的形成機(jī)理36-37
• 2.3.2 CdSe/ TiO2工作電極的形貌37-39
• 2.3.3 CdSe/ TiO2工作電極的 XRD 分析39-40
• 2.3.4 TiO2膜厚和電解液對(duì)于電池光電性能的影響40-43
• 2.3.5 量子點(diǎn)沉積時(shí)間對(duì)于電池光電性能的影響43-46
• 2.3.6 不同量子點(diǎn)沉積時(shí)間的薄膜的組成 EDX 分析和光譜吸收46-48
• 2.4 本章小結(jié)48-49
• 第三章 表面修飾對(duì)于 CdSe 量子點(diǎn)敏化太陽(yáng)能電池性能的影響49-61
• 3.1 前言49-50
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分50-52
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑和儀器50
• 3.2.2 TiCl4溶液的配制50-51
• 3.2.3 CdSe/ TiO2工作電極的表面處理51
• 3.2.4 經(jīng)過修飾的 CdSe 量子點(diǎn)敏化太陽(yáng)能電池的組裝及光電性能表征51-52
• 3.3 結(jié)果和討論52-59
• 3.3.1 經(jīng)過表面修飾的工作電極的形貌52-53
• 3.3.2 表面修飾對(duì) CdSe 量子點(diǎn)敏化太陽(yáng)能電池的光電性能影響53-54
• 3.3.3 表面修飾的改進(jìn)動(dòng)力學(xué)機(jī)制54-59
• 3.4 本章小結(jié)59-61
• 第四章 對(duì)電極對(duì)于 CdSe 量子點(diǎn)敏化太陽(yáng)能電池性能的影響61-83
• 4.1 前言61-62
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分62-65
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑和儀器62-63
• 4.2.2 ZnO、SnO2、TiO2薄膜電極的制備63-64
• 4.2.3 PbS 和 Pt 對(duì)電極的制備64
• 4.2.4 CdSe 量子點(diǎn)敏化納晶薄膜電極的制備64
• 4.2.5 對(duì)電極和 CdSe 量子點(diǎn)敏化太陽(yáng)能電池的表征64-65
• 4.3 結(jié)果和討論65-82
• 4.3.1 PbS 和 Pt 對(duì)電極的表面形貌65-67
• 4.3.2 PbS 對(duì)電極的 XRD 分析67-68
• 4.3.3 不同種類光電極的表面形貌和 XRD 表征68-71
• 4.3.4 Pt 和 PbS 對(duì)電極對(duì)于 CdSe 量子點(diǎn)敏化不同納晶薄膜太陽(yáng)能電池的光電性能影響71-73
• 4.3.5 對(duì)電極的電化學(xué)阻抗性能73-76
• 4.3.6 不同對(duì)電極組裝的 CdSe 量子點(diǎn)敏化納晶薄膜電池的阻抗性能76-78
• 4.3.7 對(duì)電極對(duì) CdSe 量子點(diǎn)敏化納晶薄膜的光生電子輸運(yùn)和復(fù)合的影響78-80
• 4.3.8 對(duì)電極對(duì)多硫電解液氧化還原性能的影響80-82
• 4.4 本章小結(jié)82-83
• 第五章 總結(jié)和展望83-85
• 參考文獻(xiàn)85-91
• 致謝91-93
• 研究成果及發(fā)表文章93-95
• 作者簡(jiǎn)介95-97
• 導(dǎo)師簡(jiǎn)介97-98
• 附件98-99

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