金屬硫?qū)倩衔锛{米材料的合成及其光伏性能研究.pdf

1、太陽能電池作為一種永續(xù)的新型能源，具有無污染、儲量大、能夠直接利用等優(yōu)點(diǎn)。在能源利用方面具有特殊的優(yōu)勢，尤其是將其應(yīng)用于建筑物的屋頂，建造大規(guī)模的屋頂發(fā)電站，可以減少目前電力系統(tǒng)遠(yuǎn)距離輸送所產(chǎn)生的能源損耗。然而，太陽能電池經(jīng)過幾十年的發(fā)展，由于生產(chǎn)成本高、轉(zhuǎn)化效率不高等因素仍然沒有大規(guī)模的應(yīng)用。因此，尋找低成本、高轉(zhuǎn)化效率的太陽能電池材料具有高度的實(shí)際意義，是世界各國科學(xué)家的研究重點(diǎn)。染料敏化太陽能電池以其較高的轉(zhuǎn)化效率、簡易的組裝技術(shù)

2、、低能耗和零污染等優(yōu)點(diǎn)引起了廣泛的關(guān)注。
　　金屬硫?qū)倩衔锛{米材料以其獨(dú)特的成鍵特點(diǎn)和特殊結(jié)構(gòu)，在電學(xué)、光學(xué)、磁學(xué)等學(xué)科表現(xiàn)出優(yōu)異的性能，成為近年來納米材料科學(xué)領(lǐng)域的熱點(diǎn)。其中，SnS，SnS2等錫硫化合物是重要的中間帶半導(dǎo)體材料，也是重要的納米催化劑材料。相關(guān)研究表明納米結(jié)構(gòu)的錫硫化合物材料有望在鋰離子電池、光電子元器件、催化劑、光伏發(fā)電等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。同時，金屬硫化物與石墨烯(RGO)的復(fù)合被認(rèn)為是提高材料催化及電學(xué)性

3、能的重要手段。對于SnSx納米材料及其與RGO的復(fù)合材料的研究目前已取得了很大的進(jìn)展，但在一些方面（比如石墨烯的團(tuán)聚問題、催化劑的催化效果、復(fù)合材料微觀形貌的控制等）仍然存在著很多挑戰(zhàn)。基于此，本文以SnSx納米材料及其與RGO的復(fù)合材料為研究對象，并探究了其作為染料敏化太陽能對電極材料的性能。
　　本論文分為五章。第一章首先分析了SnSx的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，電學(xué)、光學(xué)性質(zhì)，及其在新能源領(lǐng)域的應(yīng)用。然后介紹了光伏材料方面的最新研究進(jìn)展，尤

4、其是染料敏化太陽能對電極材料的最新進(jìn)展。
　　第二章主要介紹了通過溶劑熱法合成了具有(001)晶面取向生長的SnS2納米材料。通過調(diào)節(jié)混合溶劑的比例，SnS2的(001)晶面表現(xiàn)出一定的擇優(yōu)取向，Ⅰ-Ⅴ特性及電化學(xué)性能測試表明沿(001)晶面取向生長的SnS2，相應(yīng)的電池表現(xiàn)出較高的光電轉(zhuǎn)換效率和較好的電化學(xué)性能。
　　第三章主要研究了SnS2和RGO復(fù)合材料的溶劑熱合成并探究其Ⅰ-Ⅴ特性及電化學(xué)性能。結(jié)果表明，在SnS2與

5、RGO協(xié)同作用下，復(fù)合材料的性能相對于單獨(dú)的SnS2或RGO都有顯著的提高。
　　第四章主要探究了溶劑熱法合成的SnS2與RGO原料進(jìn)行簡易物理混合后用作染料敏化太陽能對電極材料時性能。初步探索了SnS2與RGO的物理協(xié)同機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)，在混合6％質(zhì)量分?jǐn)?shù)的RGO時，SnS2/RGO電極表現(xiàn)出較高的光電轉(zhuǎn)換效率和較好的電化學(xué)性能。
　　第五章主要探索了對電極制備的后續(xù)退火過程對材料相變的影響。利用后續(xù)退火將結(jié)晶度差的SnS2