NiO和NiO-ZnO薄膜的制備及其在敏化太陽電池的應(yīng)用.pdf

1、能源問題一直是擋在人類發(fā)展前的一塊大石，搬開了這塊大石社會的發(fā)展將取得跨時代的進(jìn)步。在眾多的新型能源中，太陽能很有可能成為擊碎大石的突破口。光能轉(zhuǎn)化為電能更方便人們的使用與儲存，太陽能電池的出現(xiàn)更是激起了時代的大浪，一時間太陽能電池行業(yè)發(fā)展迅速，多種形式的電池材料紛紛出現(xiàn)。時至今日，光伏行業(yè)仍然有很大的潛力。染料敏化太陽能電池出現(xiàn)后，量子點太陽能電池以類似的結(jié)構(gòu)，更高的轉(zhuǎn)化效率，更多變的量子點種類迅速成為了研究的熱潮，受到了廣大科研愛好

2、者的關(guān)注。
　　太陽能電池的光電極材料也是種類繁多，要求有良好的透光性，高的電導(dǎo)率，比較寬的禁帶寬度。一般采用納米氧化物半導(dǎo)體薄膜，比如二氧化鈦、二氧化硒都是相當(dāng)好的n-型光電極材料。相n-型納米氧化物半導(dǎo)體薄膜比來說，p-型納米氧化物半導(dǎo)體薄膜的選擇就少之又少。所以研究和發(fā)展p-型納米氧化物半導(dǎo)體薄膜具有相當(dāng)重要的意義。
　　氧化鎳是一種相當(dāng)有代表性的p-型納米氧化物半導(dǎo)體薄膜，它具有3.6至4.0eV的帶隙，并且透光性良

3、好。本文就太陽能電池氧化鎳NiO光陰極進(jìn)行了深入的研究。
　　本文內(nèi)容基本如下：
　　首先，從能源與環(huán)境問題引出太陽電池，概括了近年來太陽能電池的種類，以及他們的發(fā)展情況。重點突出了量子點敏化太陽能電池的結(jié)構(gòu)、工作原理，還有評價太陽能電池的一些參數(shù)，最后介紹了氧化鎳p-型納米氧化物半導(dǎo)體薄膜的基本情況。
　　其次，進(jìn)入實驗正題，嘗試用鋰摻雜的方法改變氧化鎳NiO的性能。實驗室采取溶膠凝膠法制備氧化鎳的工藝已經(jīng)很成熟，根

4、據(jù)之前制備光陰極薄膜的經(jīng)驗，在膠體制備過程中加入摻雜元素鋰，之后經(jīng)過刮涂與退后，得到了性能穩(wěn)定，結(jié)晶性良好的不同摻雜濃度的氧化鎳多孔納米薄膜。對摻雜氧化鎳薄膜進(jìn)行SEM掃描電鏡、XRD、XPS等深度表征，確定了不同摻雜濃度對該薄膜的晶體結(jié)、微觀形貌構(gòu)等方面的影響。通過通過霍爾效應(yīng)測試儀，了解到不同摻雜濃度對載流子濃度、載流子遷移率和電阻率的變化規(guī)律。
　　接下來，詳細(xì)研究了摻雜的氧化鎳薄膜作為太陽能電池的光陰極的各項電池性能指標(biāo)。

5、先用熱注入法制備出了分散性好，尺寸很小的硒化鎘CdSe量子點，使用紅外可見光紫外分度計表征其吸收光譜，再用硒化鎘CdSe量子點作為敏化劑，敏化不同摻雜濃度的氧化鎳納米薄膜，組裝成電池樣品后進(jìn)行了I-V和IPCE的測試。比較不同摻雜濃度的電池樣品的開路電壓、短路電流、轉(zhuǎn)換效率、吸收圖譜和量子轉(zhuǎn)換效率，得出：摻雜鋰的電池樣品的各項太陽能電池指標(biāo)要比沒有摻雜的電池樣品要高，其中摻雜濃度為0.5％性能最好，短路電流密度提高了1.11毫安每立方厘

6、米。說明利用鋰摻雜提高氧化鎳光陰極太陽能電池的性能研究方法是可行的。
　　最后，用最經(jīng)濟方便的水熱法制備出了結(jié)晶性相當(dāng)良好的氧化鋅納米棒，可以通過控制時間來精確的控制納米棒的長度，實現(xiàn)了對氧化鋅納米棒長度從0.4um到2.7um選測性調(diào)控。用氯化鎳的處理，對氧化鋅納米棒進(jìn)行了改性，得到了氧化鎳NiO與氧化鋅ZnO復(fù)合納米棒。使用掃描電鏡SEM和電子激發(fā)能譜EDS對復(fù)合納米棒進(jìn)行了微觀結(jié)構(gòu)和元素含量的分析，確定了制備的氧化鎳NiO與