CdSeS量子點(diǎn)敏化氧化鎳p-型太陽能電池的制備與性能研究.pdf

1、太陽能因其環(huán)保、潔凈、取之不盡、用之不竭的絕對優(yōu)勢成為目前解決能源危機(jī)以及環(huán)境問題的首選能源。把太陽能轉(zhuǎn)換成可利用的電能的光伏裝置——太陽能電池成為現(xiàn)今研究的一大課題。太陽能電池發(fā)展至今，歷經(jīng)不同階段，最終人們把目標(biāo)鎖定在成本低、制作簡單的染料敏化太陽能電池。常規(guī)染料作為敏化劑對環(huán)境產(chǎn)生污染、近年來對新的無污染敏化劑的探索從未止步。由于量子點(diǎn)具有良好的光學(xué)和電學(xué)性質(zhì)使其在半導(dǎo)體器件、存儲器和生物醫(yī)學(xué)標(biāo)簽等方面得到廣泛的應(yīng)用，而量子點(diǎn)作為

2、敏化劑的新型染料敏化太陽能電池——量子點(diǎn)敏化太陽能電池作為一種正處于高速發(fā)展階段的新型太陽能電池倍受關(guān)注。
　　在過去的研究中，學(xué)者通常把研究重心放在控制量子點(diǎn)的顆粒尺寸大小上，由于影響其顆粒尺寸的因素眾多，實(shí)驗(yàn)條件不易控制，本實(shí)驗(yàn)則通過控制量子點(diǎn)的元素含量達(dá)到對能級結(jié)構(gòu)調(diào)控的目的。本論文采用熱注入法成功制備了不同硒硫含量的CdSeS量子點(diǎn)進(jìn)而獲得不同能級結(jié)構(gòu)的量子點(diǎn)，并從量子點(diǎn)和NiO薄膜兩個方面研究了p-型量子點(diǎn)敏化太陽能電池

3、光陰極的性能影響因素，旨在提高量子點(diǎn)敏化太陽能電池的光電性能。具體內(nèi)容如下：
　　第一章為緒論，主要是對本課題的研究背景做綜合介紹，首先對太陽能電池的發(fā)展進(jìn)行概述；其次，對量子點(diǎn)敏化p-型太陽能電池的結(jié)構(gòu)、工作原理及研究進(jìn)展進(jìn)行簡單闡述；最后，總結(jié)了目前量子點(diǎn)敏化p-型太陽能電池面臨的問題及本實(shí)驗(yàn)采取的解決方案。
　　第二章詳細(xì)介紹 CdSeS量子點(diǎn)的制備及性能表征。實(shí)驗(yàn)中，采用熱注入法在成功合成了CdSe、CdS量子點(diǎn)的基

4、礎(chǔ)上，進(jìn)一步合成了Se、S元素含量不同的CdSeS量子點(diǎn)。而TEM、AFM、XPS的測試結(jié)果使我們對這一新量子點(diǎn)的性能有了認(rèn)識。從吸收光譜中可以看出隨著硫元素含量的增加，CdSeS量子點(diǎn)的吸收帶邊發(fā)生藍(lán)移。因此，通過控制Se、S元素含量可以代替常規(guī)的控制量子點(diǎn)尺寸大小的方法調(diào)控量子點(diǎn)的能級結(jié)構(gòu)。
　　第三章詳細(xì)探究不同硒硫元素含量的量子點(diǎn)作為敏化劑應(yīng)用于氧化鎳 p-型太陽能電池的性能對比。本實(shí)驗(yàn)采用電泳沉積的方法把不同硒硫含量的量

5、子點(diǎn)負(fù)載到氧化鎳薄膜上作為工作電極，并與對電極、電解液組裝成電池，對其性能進(jìn)行測試。最終優(yōu)化出CdSeS量子點(diǎn)最佳Se:S比例（摩爾比）為1:5時，量子點(diǎn)敏化太陽能電池的性能最優(yōu)。此時，電池的光電轉(zhuǎn)化效率(1.02％)、短路電流密度(14.68mA cm-2)、開路電壓(232mV)均表現(xiàn)的優(yōu)于其他比例的量子點(diǎn)敏化太陽能電池。深度探究了CdSeS量子點(diǎn)（Se：S=1:5）敏化氧化鎳薄膜性能最佳的原因：（1）電荷的分離效率最高，電池的內(nèi)阻

6、最??；（2）空穴的傳輸壽命長，有利于提高空穴的收集效率，從而提高光電流密度。
　　第四章探究聚乙二醇對氧化鎳薄膜量子點(diǎn)敏化p-型太陽能電池的性能影響。采用刮涂法制備了氧化鎳光陰極工作電極。由于常規(guī)條件下制備的氧化鎳薄膜薄，薄膜不牢固造成電池的光電性能比較弱，本實(shí)驗(yàn)采用聚乙二醇對薄膜性能進(jìn)行優(yōu)化。通過對聚乙二醇的量以及氧化鎳薄膜厚度的探究，優(yōu)化出聚乙二醇與氧化鎳的最佳比例及最佳刮涂氧化鎳薄膜的厚度。當(dāng)聚乙二醇與氧化鎳比例為3:0.5