基于新型量子點敏化太陽電池的研究.pdf

1、量子點敏化太陽電池(QDSSC)具有光吸收性能好、帶隙可調(diào)控、成本低、理論光電轉(zhuǎn)化效率高等優(yōu)點，在光伏電池領(lǐng)域表現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。其中，三元CuInS2(CIS)膠體量子點、有機金屬鹵化物鈣鈦礦作為一種理想的半導(dǎo)體光敏化劑在量子點(QDs)敏化太陽電池領(lǐng)域備受關(guān)注，其毒性小，禁帶寬度為1.5eV，接近太陽電池的最佳禁帶寬度(1.45eV)。但迄今為止，該類太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率仍遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)硅太陽能電池，有待進一步研究。
　　本文

2、利用簡單的直接加熱法制備CuInS2 QDs，并以巰基乙酸為雙功能耦聯(lián)劑，采用耦聯(lián)劑輔助吸附法制備CuInS2敏化的TiO2多孔納米薄膜。進一步采用連續(xù)離子吸附層法對CuInS2 QDs敏化的TiO2薄膜進行CdS包覆，光電轉(zhuǎn)換性能大大提高。此外，采用鈣鈦礦材料代替CuInS2量子點敏化劑，并探討了不同工藝條件對其電池性能的影響。具體研究內(nèi)容和實驗結(jié)果如下:
　　1.CuInS2量子點敏化太陽電池的研究
　　(1)分別以碘化

3、亞銅(CuI)、醋酸銦(In(OAc)3)和正十二硫醇(DDT)為銅源、銦源和硫源，采用直接加熱法制備CuInS2量子點。探討反應(yīng)時間對CuInS2晶體結(jié)構(gòu)和光學(xué)性能的影響，實驗結(jié)果表明:所制備的CuInS2量子點為黃銅礦結(jié)構(gòu)，且尺寸分布窄、具有量子尺寸效應(yīng);隨著反應(yīng)時間的延長，量子點逐漸長大，吸收峰和熒光發(fā)射峰紅移，發(fā)光強度逐漸增強。
　　(2)以巰基乙酸為雙功能耦聯(lián)劑，使表面包覆DDT的CuInS2量子點(DDT-CuInS2

4、)錨定至多孔納米TiO2光陽極內(nèi)表面，然后采用連續(xù)離子吸附層法進行CdS包覆，并以此作為光陽極，組裝成量子點敏化太陽電池。反應(yīng)時間為15 min的CuInS2 QDs表現(xiàn)出最優(yōu)的吸附能力以及光電轉(zhuǎn)換性能，且包覆CdS后光電轉(zhuǎn)換性能達到2.8％，這主要源于CdS的包覆降低了TiO2/CuInS2界面的電子復(fù)合，并使光生空穴有效抽出，從而有效地提高了電池性能。
　　2.CH3NH3PbI3鈣鈦礦太陽電池的研究
　　(1)以甲胺的

5、乙醇溶液和碘化氫的水溶液為原材料，制備得到甲基碘化銨粉末，再與碘化鉛在60℃反應(yīng)12小時，洗滌過濾后得到CH3NH3PbI3鈣鈦礦。
　　(2)通過調(diào)控TiO2漿料與松油醇、乙基纖維素的配比，分別獲得了250 nm，600 nm，1000nm三種不同厚度的TiO2納米顆粒多孔薄膜光陽極。其中1000nm的TiO2膜厚過厚，不利于電荷的傳輸;而250nm的TiO2膜厚過薄，光吸收效率偏低。同時探討不同鈣鈦礦的旋涂量對鈣鈦礦層厚度以及