Ⅱ-Ⅵ族量子點及光陽極形貌對量子點敏化太陽能電池性能的影響.pdf

1、世界性的能源危機和環(huán)境污染促進(jìn)了太陽能電池產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。盡管硅基太陽能電池以其優(yōu)異的性能主導(dǎo)現(xiàn)在的光伏市場份額，但是因較高的發(fā)電成本，仍需要政府的額外補貼才能推廣利用。再加之近年來的“雙反”貿(mào)易制裁，我國傳統(tǒng)太陽能電池行業(yè)生存日益艱難。充分利用納米材料的新特性和納米技術(shù)，尋找和發(fā)展新型的太陽能電池是解決現(xiàn)有太陽能電池性能和成本矛盾的一個可能途徑。利用原料豐富，環(huán)境友好的無機氧化物半導(dǎo)體和量子點材料來構(gòu)建廉價的新型太陽能電池，預(yù)期可以克

2、服傳統(tǒng)太陽能電池的高成本問題。
　　 本文以量子點敏化太陽能電池(QDSSC)為研究對象，以二氧化鈦(TiO2)介孔薄膜和氧化鋅(ZnO)納米線陣列為光陽極，研究了三維多晶薄膜和一維單晶納米線光陽極對電池光生電子傳輸性能的影響;以Ⅱ-Ⅵ族化合物量子點作為太陽能電池的吸光材料，探討了不同化合物量子點敏化和多種量子點共敏化對QDSSC光吸收性能和電子注入性能的影響。主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下:
　　 1.利用絲網(wǎng)印刷法制備TiO

3、2薄膜型光陽極。通過優(yōu)化工藝參數(shù)獲得了無分層、高透光性、厚度均勻可控的TiO2薄膜型光陽極。該部分結(jié)果是研究QDSSC的基礎(chǔ)。
　　 2.利用水相法合成了巰基乙酸(TGA)包覆的CdTe和HgCdTe合金量子點，探索了其在敏化TiO2薄膜電池領(lǐng)域的初步應(yīng)用。研究了Hg的摻雜對CdTe量子點光吸收性能和熒光性能的影響，闡明了Hg摻雜CdTe量子點的合成機理。所獲得太陽能電池效率較低，主要原因是CdTe量子點在TiO2顆粒表面吸附較

4、少，且?guī)€基乙酸的包覆導(dǎo)致光生電子從CdTe量子點到TiO2顆粒的注入效率較低。
　　 3.利用逐層離子吸附反應(yīng)法(SILAR)，實現(xiàn)了大量尺寸均勻的CdS/CdSe量子點在TiO2介孔薄膜表面的生長。實驗表明，SILAR法的循環(huán)次數(shù)對光陽極光吸收性能及相應(yīng)電池光電性能有重要影響。另外，電子在多晶TiO2介孔薄膜中的電子遷移率較低，選用具較高電子遷移率光陽極是提高其光電轉(zhuǎn)換效率的重要途徑之一。
　　 4.利用離子交換反應(yīng)法

5、制備了包角包覆的ZnO/CdS和ZnO/CdSxSe1-x芯/殼型納米電纜，并組裝成太陽能電池。實驗表明，CdSe部分取代CdS擴寬了光陽極的光譜響應(yīng)范圍，提高了電池效率。但是，所采用堿性反應(yīng)溶液的腐蝕作用和量子點吸光層中的缺陷，限制了電池性能的進(jìn)一步的提高，需進(jìn)一步深入研究。
　　 5.利用Al:ZnO(AZO)籽晶層克服了納米電纜光陽極因腐蝕導(dǎo)致的脫落問題，并系統(tǒng)研究了ZnO/CdSxSe1-x快速退火對電池性能的影響。研究