水相合成ZnxCd1-xSe合金量子點(diǎn)及其在太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用.pdf

1、量子點(diǎn)由于具有量子限域效應(yīng)，多激子效應(yīng)和高消光系數(shù)等優(yōu)點(diǎn)，已成功地應(yīng)用于第三代太陽(yáng)能電池—量子點(diǎn)敏化太陽(yáng)能電池(QDSSCs)上。此外，量子點(diǎn)代替染料分子，作為一種新型的敏化劑材料，成為了太陽(yáng)能電池研究的熱點(diǎn)。
　　本文采用巰基水相法合成了帶隙可調(diào)的ZnxCd1-xSe量子點(diǎn)，分別采用X射線粉末衍射儀(XRD)、能譜分析儀(EDS)、透射電鏡(TEM)、紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)及熒光分光光度計(jì)等儀器對(duì)樣品的形貌結(jié)構(gòu)，組成，吸收及發(fā)射光譜

2、進(jìn)行了一系列的表征。其次，將其分別敏化在陽(yáng)極氧化法制備的TiO2納米管和水熱法制備的ZnO納米棒上，并通過(guò)電子掃描電鏡(SEM)、紫外吸收光譜(UV-Vis)、XRD、EDS、電化學(xué)工作站等方法對(duì)制備的光陽(yáng)極材料進(jìn)行測(cè)試。主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)論為:
　　(1)以SeO2為硒源，一步水相法合成了帶隙可調(diào)的ZnxCd1-xSe量子點(diǎn)。研究發(fā)現(xiàn)，所得的3-巰基丙酸(3-MPA)包裹的ZnxCd1-xSe量子點(diǎn)顆粒為近球形，尺寸大約為3.5n

3、m，屬于閃鋅礦立方晶型，紫外吸收峰位置在可見(jiàn)光范圍內(nèi)，吸收范圍寬，且?guī)犊烧{(diào)，具有極佳的熒光性能及可見(jiàn)光吸收性能，故后續(xù)選擇ZnxCd1-xSe作為光敏劑。
　　(2)采用陽(yáng)極氧化法制各出了高度有序的TiO2納米管陣列。然后利用直接吸附法(DA)、化學(xué)浴沉積法(CBD)和連續(xù)離子層沉積法(SILAR)分別制備出了ZnxCd1-xSe/TiO2光陽(yáng)極材料。研究發(fā)現(xiàn)，采用連續(xù)離子層沉積法制備的ZnxCd1-xSe/TiO2太陽(yáng)能電池，

4、在敏化層數(shù)為6層時(shí)，光電轉(zhuǎn)化效率最大達(dá)到1.3％，是未敏化TiO2納米管的8.13倍。對(duì)三種方法進(jìn)行對(duì)比研究發(fā)現(xiàn)，采用連續(xù)離子層沉積法制各的光陽(yáng)極材料的光譜響應(yīng)范圍更廣，其光電轉(zhuǎn)化效率(1.3％)分別是化學(xué)浴沉積法(1.17％)的1.11倍，是直接吸附法(0.342％)的3.8倍，同時(shí)也說(shuō)明采用原位沉積法時(shí)，量子點(diǎn)易與TiO2納米管形成異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，提高了光電流密度。
　　(3)采用水熱法制備出了形貌規(guī)則的ZnO納米棒。采用三種敏化

5、方法分別在ZnO納米棒上沉積ZnxCd1-xSe量子點(diǎn)，并采用連續(xù)離子層法制備了MnxCdySe/ZnO光陽(yáng)極材料。研究發(fā)現(xiàn)，采用連續(xù)離子層沉積法，當(dāng)沉積次數(shù)為4次時(shí)，ZnO太陽(yáng)能電池獲得最大的光電轉(zhuǎn)化效率為2.69％。三種方法比較可知，采用連續(xù)離子層法制備的光陽(yáng)極材料的光電轉(zhuǎn)化效率是化學(xué)浴沉積法(2.67％)的1.007倍，是直接吸附法(0.347％)的7.75倍，這可能是由于直接吸附法屬于非原位沉積法，不易形成異質(zhì)結(jié)引起的。同時(shí)，利