基于一維ZnO納米材料有序陣列雜化太陽電池的研究.pdf

1、本文分別采用兩步電化學(xué)方法和水熱法在ITO導(dǎo)電玻璃基底上制備了一維ZnO納米管陣列和一維ZnO納米棒陣列。以ZnO納米管陣列為工作電極，采用電化學(xué)沉積法在ZnO納米管陣列上包覆一層適當(dāng)厚度的CdTe納米枝晶薄膜，形成納米枝狀CdTe包覆ZnO納米管的CdTe@ZnO殼核式復(fù)合結(jié)構(gòu)，在CdTe@ZnO殼核結(jié)構(gòu)陣列上旋涂一層P3HT薄膜形成P3HT包覆的三組分殼核式P3HT@CdTe@ZnO結(jié)構(gòu)，同時在ZnO納米管上旋涂P3HT形成P3HT

2、包覆的P3HT@ZnO復(fù)合結(jié)構(gòu);以ZnO納米棒陣列為工作電極，采用電化學(xué)沉積法在ZnO納米棒陣列上包覆一層適當(dāng)厚度的CdSe納米顆粒薄膜，形成納米顆粒CdSe包覆ZnO納米棒的CdSe@ZnO殼核式復(fù)合結(jié)構(gòu)，在CdSe@ZnO殼核結(jié)構(gòu)陣列上旋涂一層P3HT或PCPDTBT，形成P3HT或PCPDTBT包覆三組分殼核式P3HT@CdSe@ZnO或PCPDTBT@CdSe@ZnO結(jié)構(gòu)，同時在ZnO納米棒上旋涂P3HT或PCPDTBT形成P3

3、HT或PCPDTBT包覆的P3HT@ZnO或PCPDTBT@ZnO的復(fù)合結(jié)構(gòu)，旋涂一層PEDOT∶PSS作為空穴傳輸層。對基于ZnO納米材料的電極進(jìn)行了SEM、XRD、HRTEM、EDS及紫外可見漫反射光譜的測定和分析，研究了基于不同電極的太陽電池的光電性能。
　　將制備的ZnO納米管、P3HT@ZnO、CdTe@ZnO、P3HT@CdTe@ZnO一系列光電極組裝成半導(dǎo)體雜化敏化太陽電池，研究表明:電化學(xué)制備的ZnO管為六方纖鋅礦

4、結(jié)構(gòu)，管壁厚約50 nm，內(nèi)徑約200 nm;電化學(xué)制備的CdTe為閃鋅礦結(jié)構(gòu)，晶格間距為0.37 nm，通過控制沉積電量，可以得到不同殼層厚度的納米枝CdTe@ZnO殼核結(jié)構(gòu)，最佳沉積電量為1.5 C。CdTe拓寬了ZnO的吸收范圍，吸收范圍達(dá)到840nm，且光吸收能力強(qiáng)?；贑dTe(1.5 C)@ZnO光電極的半導(dǎo)體雜化敏化太陽電池性能最佳，光電轉(zhuǎn)換效率為1.0％;旋涂一層P3HT后，存在于n-型CdTe與p-型P3HT之間的p-

5、n異質(zhì)結(jié)有利于光生電荷傳輸與分離，基于P3HT@CdTe(1.5 C)@ZnO光電極的太陽電池的效率提高了38％，達(dá)到1.38％。
　　將上述制備的PEDOT∶PSS-P3HT@ZnO、PEDOT∶PSS-P3HT@CdSe@ZnO、PEDOT∶PSS-PCPDTBT@ZnO、PEDOT∶PSS-PCPDTBT@CdSe@ZnO一系列光電極組裝成有機(jī)無機(jī)雜化太陽電池，研究表明:水熱法制備的ZnO納米棒為六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)，改變反應(yīng)液濃

6、度可以得到不同直徑的ZnO納米棒，最佳溶液為0.05 mol·L硝酸鋅和六次甲基四胺;電化學(xué)制備的CdSe為纖維鋅礦結(jié)構(gòu)，通過控制沉積電勢，可以得到不同大小的CdSe納米顆粒，當(dāng)沉積電勢為-1.0V時，顆粒大小均勻，約為20nm，殼層厚度較佳。CdSe拓寬了ZnO的吸收光譜，吸收范圍達(dá)到700 nm以上，且光吸收能力強(qiáng);旋涂一層P3HT或PCPDTBT后，存在于n-型CdSe與p-型P3HT或PCPDTBT之間的p-n異質(zhì)結(jié)有利于光生電