ZnO有序多孔薄膜的模板組裝及電極性能.pdf

1、納米晶光伏太陽(yáng)能電池(NPC)以其簡(jiǎn)單的工藝、低廉的成本及可實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)等優(yōu)勢(shì)成為綠色能源領(lǐng)域的研究熱點(diǎn).本文綜述了太陽(yáng)能電池、ZnO薄膜及模板法合成多孔材料的發(fā)展,研究了NPC太陽(yáng)能電池中n-電極ZnO多孔薄膜的模板法制備,探討了由其組成的電極的電池性能特征. 本文將表面活性劑聚乙二醇(PEG)引入鋅溶膠,探討了PEG在薄膜多孔結(jié)構(gòu)形成中的作用,即鋅低聚體和PEG分子為主要組成的"凝膠相"和以溶劑混合物為主要組成的"流體相"

2、通過(guò)分相反應(yīng)成孔.體系中.Zn(CH<,3>COO]<,2>·2H<,2>O的濃度以0.6 mol/L為佳；薄膜的孔密度及孔徑隨PEG分子量的增加而增大,孔徑約在90～330nm；孔的數(shù)量與PEG加入量、水浴溫度、水浴時(shí)間及溶劑等密切相關(guān)； 多孔薄膜的透光率在波長(zhǎng)大于430nm后保持在80﹪以上,E<,g>值約為3.25eV. 本文采用浸漬-提拉工藝在玻璃基片上組裝聚苯乙烯微球 (PS)膠晶模板并在模板微球間隙內(nèi)填充鋅溶

3、膠.研究表明:PS模板組裝過(guò)程包括對(duì)流輸運(yùn)、結(jié)晶成核及晶體生長(zhǎng)三部分；模板主要為面心立方(FCC)密堆積結(jié)構(gòu)；溶膠填充過(guò)程可以避免滴加量難控的問(wèn)題；所用鋅溶膠濃度在0.3mol/；L至0.6mol/L的范圍內(nèi)為宜,模板浸漬時(shí)間以3min較為適當(dāng)；薄膜孔徑相對(duì)于PS粒徑約有14.1～33.1﹪的收縮；煅燒后的ZnO為六方纖鋅礦結(jié)構(gòu),粒徑約為25nm；薄膜透光率在波長(zhǎng)大于550nm后保持在80﹪以上,E<,g>值較致密膜略有降低,約為3.2

4、2eV. 文章探討了PS模板/Zn(NO<,3>)<,2>·6H<,2>O水溶液體系的陰極電沉積化學(xué)反應(yīng)過(guò)程,分析了沉積電位、沉積液濃度及沉積溫度對(duì)薄膜沉積過(guò)程、微觀結(jié)構(gòu)及性能的影響.結(jié)果表明:在整個(gè)沉積過(guò)程中Zn<'2+>的存在對(duì)NO<,3><'->的還原起著類(lèi)催化作用,反應(yīng)初期存在誘導(dǎo)期；電流密度及沉積速率隨沉積電位絕對(duì)值、Zn<'2+>濃度及沉積溫度的增加而增大；工藝參數(shù)對(duì)薄膜結(jié)構(gòu)和性能影響較大,當(dāng)硝酸鋅的濃度為0.1mo