本文關鍵詞：氧化鋅納米陣列的種子法電沉積及其異質(zhì)結(jié)制備與光電性能研究

  更多相關文章： 氧化鋅 種子層 電沉積 氧化亞銅 異質(zhì)結(jié) 太陽能電池

【摘要】：氧化鋅作為一種直接帶隙寬禁帶半導體材料,由于其優(yōu)異的光學和電學性能,在眾多領域受到了大量關注并得到廣泛應用。為了更簡便地獲得更大長徑比的氧化鋅納米棒陣列,本文在ITO基底表面制備了一層氧化鋅種子層,并在種子層上采用電沉積的方法制備氧化鋅納米陣列,并在該結(jié)構(gòu)上電沉積了氧化亞銅薄膜形成異質(zhì)結(jié),研究其光電性能。采用溶膠-凝膠法,經(jīng)過旋涂和退火的步驟,在ITO基底上得到了氧化鋅種子層。制備的種子層顆粒細小,大多數(shù)晶粒尺寸小于30nm,表面粗糙度為2-4nm,并形成了均勻致密膜層。然后采用硝酸鋅為主鹽的沉積液,使用恒電位電沉積在種子層上制備了氧化鋅納米陣列,其在(001)晶面方向具有明顯的擇優(yōu)取向,禁帶寬度約為3.34eV,且缺陷較少,對可見光有較高的透過率。得到的氧化鋅納米棒直徑為40-70nm,且長度易于控制。氧化鋅在ITO上的形核過程接近于連續(xù)形核模型,而在種子層上的生長過程中的電化學行為符合傳統(tǒng)的瞬時形核模型,表明納米陣列的形成實際上是起始于以種子層顆粒為晶核的生長。在其電化學生長過程中,硝酸鋅的濃度對于氧化鋅的棒狀生長有重要作用,而氯化鉀既是支持電解質(zhì)也對鋅離子有絡合作用,對氧化鋅納米棒的直立生長作用明顯。采用硫酸銅為主鹽、酒石酸為絡合劑的堿性沉積液,在氧化鋅納米陣列上電沉積了氧化亞銅薄膜,形成了氧化鋅納米陣列/氧化亞銅異質(zhì)結(jié),經(jīng)過退火處理,測試其光電性能,結(jié)果表明其開路電壓可以達到193mV,能量轉(zhuǎn)換效率可達到0.01%,表明這種結(jié)構(gòu)匹配具有良好的應用前景。
【關鍵詞】：氧化鋅 種子層 電沉積 氧化亞銅 異質(zhì)結(jié) 太陽能電池
【學位授予單位】：北京化工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TQ132.41;TB383.1
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-15
• 第一章 緒論15-27
• 1.1 氧化鋅的基本性質(zhì)15-18
• 1.1.1 晶體結(jié)構(gòu)15-16
• 1.1.2 本征點缺陷16
• 1.1.3 摻雜16-17
• 1.1.4 光學性能17-18
• 1.2 氧化鋅的不同形貌18-20
• 1.2.1 納米帶19-20
• 1.2.2 納米棒和納米線20
• 1.2.3 納米管20
• 1.3 氧化鋅的常見制備方法20-22
• 1.3.1 水熱法20-21
• 1.3.2 溶膠-凝膠法21
• 1.3.3 電沉積法21-22
• 1.4 氧化鋅形成的異質(zhì)結(jié)及其應用22-25
• 1.4.1 太陽能電池22-24
• 1.4.2 光催化降解24
• 1.4.3 發(fā)光二極管24-25
• 1.5 研究意義及內(nèi)容25-27
• 第二章 實驗部分27-35
• 2.1 實驗所用儀器及藥品27-28
• 2.2 實驗方法28-30
• 2.2.1 種子層的溶膠-凝膠法制備28-29
• 2.2.2 氧化鋅和氧化亞銅的電沉積制備29-30
• 2.2.3 太陽能電池的組裝30
• 2.3 分析測試方法30-35
• 2.3.1 成分及物相表征30-31
• 2.3.2 形貌表征31
• 2.3.3 光學和電學性能測試31-32
• 2.3.4 電化學測試32
• 2.3.5 太陽能電池測試32-35
• 第三章 氧化鋅的電沉積制備35-47
• 3.1 種子法電沉積氧化鋅納米陣列35-41
• 3.1.1 溶膠-凝膠法制備種子層35-37
• 3.1.2 種子層的成分分析37-38
• 3.1.3 氧化鋅納米陣列在種子層上的生長38-41
• 3.2 氧化鋅平面膜層的電沉積制備41-42
• 3.3 在導電玻璃上直接生長氧化鋅納米陣列42-44
• 3.4 不同結(jié)構(gòu)氧化鋅的性能比較44-45
• 3.5 本章小結(jié)45-47
• 第四章 氧化鋅納米陣列生長機理研究47-59
• 4.1 形核過程47-49
• 4.1.1 形核機理簡介47
• 4.1.2 形核過程分析47-49
• 4.2 生長過程49-57
• 4.2.1 基底的影響50-51
• 4.2.2 硝酸鋅濃度的影響51-53
• 4.2.3 支持電解質(zhì)種類的影響53-55
• 4.2.4 氯離子濃度的影響55-56
• 4.2.5 沉積液中各因素對產(chǎn)物形貌的影響56-57
• 4.3 本章小結(jié)57-59
• 第五章 氧化鋅納米陣列/氧化亞銅太陽能電池的組裝及性能59-73
• 5.1 氧化亞銅薄膜在ITO導電基底上的制備59-65
• 5.1.1 沉積液pH對產(chǎn)物物相的影響59-61
• 5.1.2 不同沉積溫度的產(chǎn)物對比61-65
• 5.2 異質(zhì)結(jié)的組裝65-67
• 5.3 異質(zhì)結(jié)性能測試67-68
• 5.4 太陽能電池的性能68-70
• 5.4.1 太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率68-69
• 5.4.2 退火步驟的影響69-70
• 5.5 本章小結(jié)70-73
• 第六章 結(jié)論73-75
• 參考文獻75-79
• 致謝79-81
• 作者攻讀學位期間的研究成果和發(fā)表的學術論文81-83
• 作者簡介83-85
• 導師簡介85-86
• 附件86-87

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