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文檔簡介
1、納米晶敏化太陽能電池(DSSC)是高效率、低成本太陽能電池的一個重要發(fā)展方向。氧化鋅(ZnO)納米柱陣列作為光陽極可以有效地降低電子傳輸?shù)木Ы鐒輭竞蛡鬏敁p耗,提高電荷傳輸能力,是最有潛力的光陽極材料之一。ZnO禁帶寬度較大,只能吸收紫外波段的光。為了拓寬光譜吸收范圍,通常需要與窄帶隙半導體進行復合。氧化亞銅(Cu2O)與硫化鎘(CdS)具有禁帶寬度窄、價格低廉、儲量豐富、穩(wěn)定性好等優(yōu)點,是優(yōu)良的半導體敏化劑材料。它們在敏化電池中具有很大
2、的應用前景。本文主要研究內容及結果如下:
1.首先在FTO(F:SnO2)襯底上旋涂ZnO薄膜作為晶種,再用水熱法生長ZnO納米柱陣列。研究了晶種層退火溫度(260℃,360℃,460℃)、晶種層的旋涂次數(shù)以及溶液濃度對納米柱陣列的影響。結果表明:隨著晶種層退火溫度升高,陣列密度降低,這主要是由于晶種互相作用使得部分晶粒聚結長大,造成成核點減少;隨著晶種層旋涂次數(shù)的增加,晶種層越厚,使成核點增多,陣列密度增加;隨著溶液濃度的降
3、低,陣列直徑變小,均勻性變差。
2.以上述方法制備的ZnO納米柱陣列為襯底,采用化學水浴法沉積Cu2O納米晶,得到 ZnO/Cu2O復合膜,研究了復合膜的微觀結構與光電性能。然后以ZnO/Cu2O復合膜為光陽極、鉑(Pt)為對電極組裝成敏化太陽能電池,并研究了晶種層旋涂次數(shù)與晶種層退火溫度對其光電化學性能的影響。結果表明:所制備的Cu2O為多晶四方結構;復合膜光譜響應范圍擴展到可見光區(qū)且具有整流效應;晶種層越厚,晶種層退火溫度
4、越高,電池光電轉化效率越高。因為隨著旋涂次數(shù)的增加,陣列密度也增大,因此能吸附更多的Cu2O納米晶,提高光的捕獲效率;提高退火溫度可以改善 ZnO的結晶度,降低載流子復合損失。最后,在旋涂三次并460℃逐層退火的ZnO晶種上生長ZnO/Cu2O復合光陽極并組裝成敏化電池,它的開路電壓達到0.27 V,短路電流達到1.25 mA/cm2。
3.在ZnO與 Cu2O之間插入采用超聲化學水浴法沉積的CdS量子點,得到ZnO/CdS/
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