PbS量子點及石墨烯復(fù)合材料在太陽能電池中的應(yīng)用研究.pdf

1、太陽能電池應(yīng)用前景廣闊，現(xiàn)有太陽能電池存在明顯的缺陷，開發(fā)一種新型太陽能電池材料勢在必行。量子點材料和石墨烯材料具有特殊的光電性能，是太陽能電池新材料的研究熱點。本文以研究PbS量子點材料和石墨烯復(fù)合材料在太陽能電池中的應(yīng)用為出發(fā)點，分別制備了PbS量子點材料、石墨烯材料、石墨烯摻雜二氧化硅復(fù)合材料和石墨烯摻雜四氧化三錳復(fù)合材料，并系統(tǒng)研究了上述材料在太陽能電池中的應(yīng)用。通過化學(xué)合成的方法，使反應(yīng)物通過有機(jī)體系溶解成前驅(qū)體，混合后瞬間高

2、溫成核生長，然后迅速降溫抑制產(chǎn)物繼續(xù)生長。通過上述實驗過程制備了PbS量子點材料，通過近紅外吸收光譜、XRD、TEM等表征手段證明制備的量子點表面缺陷少，具有明顯的量子尺寸效應(yīng)和量子限域效應(yīng)，粒徑分布在5nm左右。將PbS量子點和TiO2納品薄膜制備成異質(zhì)結(jié)太陽能電池，通過測試組裝的I-V曲線，可知其效率達(dá)0.65％，并且用掃描電鏡觀察到所制備的異質(zhì)結(jié)電池結(jié)構(gòu)完整。
　　本文以氧化石墨烯(GO)為原料，通過水合肼熱還原法制備出具有

3、氧化還原催化性能的新型碳材料石墨烯(RGO)。并將化學(xué)性能非常穩(wěn)定的二氧化硅摻雜入RGO中，制備成RGO/SiO2復(fù)合材料。將RGO和RGO/SiO2復(fù)合材料用刮涂法制成對電極，通過XRD，XPS，SEM測試手段考察了兩種材料的微觀形貌及增強(qiáng)機(jī)制，并用CV, TAFEL，EIS測試方法測試并比較了RGO及RGO/SiO2復(fù)合材料對電極的催化能力。將兩種材料應(yīng)用于染料敏化太陽能電池中，進(jìn)行進(jìn)一步的測試，其中采用RGO/SiO2對電極組裝成

4、的電池的光電轉(zhuǎn)化效率達(dá)到4.03％。比較發(fā)現(xiàn)，通過摻雜SiO2，電池效率提高了37.5％。將MnO2混合入GO中，加入水合肼，將混合物還原成RGO/Mn3O4復(fù)合材料。通過XRD，XPS，F(xiàn)TIR, SEM，TEM，氮氣的吸附和脫附實驗等測試手段確定了RGO/Mn3O4的物相組成和微觀形貌，將不同比例的RGO和Mn3O4制備成RGO/Mn3O4-1、RGO/Mn3O4-2、RGO/Mn3O4-3對電極，并用CV, TAFEL，EIS測試