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1、電化學(xué)陽(yáng)極氧法合成的TiO2納米管陣列半導(dǎo)體材料擁有如下優(yōu)點(diǎn):表面形貌有序度高、比表面積大和易被吸附。本文選擇銳鈦礦晶型結(jié)構(gòu)TiO2納米管陣列的半導(dǎo)體材料做光化學(xué)光伏電池的光陽(yáng)極,由于TiO2的禁帶寬度為3.2eV,僅能吸收紫外光部分,光電轉(zhuǎn)化性能方面表現(xiàn)不好,因此考慮在納米管陣列表面復(fù)合無(wú)機(jī)敏化劑和染料敏化劑來(lái)增強(qiáng)光陽(yáng)極光電性能。
In2S3,是Ⅲ-Ⅵ族化合物,在室溫下能以β相穩(wěn)定存在,β-In2S3是一種禁帶大約為2eV左
2、右的n型窄帶隙半導(dǎo)體材料。采用連續(xù)離子層吸附與反應(yīng)法,在TiO2納米管陣列半導(dǎo)體材料表面復(fù)合納米顆粒In2S3,拓寬TiO2納米管陣列半導(dǎo)體材料的光響應(yīng)范圍。納米顆粒In2S3導(dǎo)帶位置高于TiO2納米管陣列半導(dǎo)體材料,可以更好地將電子注入TiO2納米管陣列半導(dǎo)體材料中,有效地分離出電子空穴對(duì)減緩其復(fù)合,光電轉(zhuǎn)換效率方面表現(xiàn)出優(yōu)良的效果。本文系統(tǒng)地研究了不同濃度前驅(qū)體溶液合成納米顆粒In2S3對(duì)納米管陣列TiO2的影響,獲得了0.1M I
3、nCl3溶液制備的光伏電池光電轉(zhuǎn)化效率為1.08%。進(jìn)一步通過(guò)染料敏化劑N719和In2S3納米顆粒共同在TiO2納米管陣列半導(dǎo)體材料表面復(fù)合,獲得的結(jié)果為光照強(qiáng)度為100 mW/cm2條件下光電性能表現(xiàn)最好,達(dá)到短路電流密度和轉(zhuǎn)化率分別為19.18 mA/cm2和8.29%。
MoS2在地球中含量豐富,具有石墨烯二維層狀結(jié)構(gòu),還具有石墨烯所不具備的天然半導(dǎo)體帶隙,其大小為1.2 eV~1.9 eV。MoS2屬于p型窄帶隙半導(dǎo)
4、體材料,具體大小由層數(shù)決定,可作為TiO2良好敏化劑。本文運(yùn)用水熱法,在TiO2納米管陣列半導(dǎo)體材料表面復(fù)合納米材料MoS2,獲得了光伏電池光電轉(zhuǎn)化效率為1.47%。進(jìn)一步通過(guò)染料敏化劑N719共同敏化TiO2納米管陣列半導(dǎo)體材料,獲得的結(jié)果為光照強(qiáng)度為100mW/cm2條件下,短路電流密度和轉(zhuǎn)化率分別為8.76 mA/cm2和2.45%。
光伏電池經(jīng)過(guò)兩個(gè)修飾過(guò)程,首先由不同無(wú)機(jī)化合物敏化,再由染料敏化敏化劑提高其光電性能。
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