本文關(guān)鍵詞：不同半導(dǎo)體材料及其復(fù)合物的光電性質(zhì)研究

  更多相關(guān)文章： Cu_4Bi_4S_9 RGO α-Fe_2O_3 SPS EFISPS

【摘要】：光電材料是太陽能電池的基礎(chǔ),也是為人類社會提供可靠清潔能源過程中的關(guān)鍵一環(huán)。為了得到光電轉(zhuǎn)換效率更高同時使用更可靠的太陽能電池,科研工作者必須對不同光電材料的光電特性進行深入的研究與探索。新型半導(dǎo)體材料Cu_4Bi_4S_9(CBS)具有很好的光穩(wěn)定性、強太陽光吸收性以及寬光譜吸收范圍等優(yōu)異光電性質(zhì)。這些優(yōu)異的性質(zhì)使其在太陽能電池領(lǐng)域擁有巨大的應(yīng)用潛力。但是由于在CBS中存在較高的電子復(fù)合率,抑制了其光生電荷的分離,限制了其優(yōu)良的光電性質(zhì),所以在論文中我們嘗試在CBS中引入高電子遷移率的石墨烯或者氧化石墨烯(RGO)來改善CBS的光電特性。石墨烯或者還原氧化石墨烯(RGO)是一種擁有二維結(jié)構(gòu)的碳同素異形體,而且其碳原子以sp2雜化的結(jié)合方式進行連接,形成一種六角形的結(jié)構(gòu)形式。RGO特殊的結(jié)構(gòu)形式使其擁有一些其他材料無法比擬的優(yōu)良特性,例如在室溫下具有非常高的電子遷移率、高比表面積、高熱傳導(dǎo)性等特性。由于這些優(yōu)異的特性,在課題中我們嘗試引入擁有高電子遷移率的RGO來改善CBS的光電特性。半導(dǎo)體材料α-Fe_2O_3擁有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、無毒性和低成本等優(yōu)良特性,同時由于其合理的價帶位置和良好的能帶隙,可以作為電子受體的α-Fe_2O_3在光伏材料領(lǐng)域擁有極高的應(yīng)用前景。在我們的課題中,我們將對這幾種材料進行深入的研究與探索。本論文的研究內(nèi)容主要分為三章論文第二章主要闡述了表面光電壓技術(shù)(SPS)的發(fā)展歷程以及基本原理,同時介紹了表面光電壓譜儀器的基本結(jié)構(gòu)和每一部分的功能機制。在章節(jié)的最后外場誘導(dǎo)下的表面光電壓技術(shù)(EFISPS)也得到了詳細的介紹。通過本章的研究,我們可以充分了解光面光電壓的作用機制以及半導(dǎo)體材料表面光電壓譜的主要測試方式。在論文第三章闡述了用水熱法制備純凈CBS納米帶,然后在CBS納米帶膠體中加入不同質(zhì)量比的RGO,制備成擁有不同RGO質(zhì)量比的CBS-RGO復(fù)合物。在實驗結(jié)論與分析中,通過分析樣品的X射線衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、高分辨透射電鏡(TEM)、選定區(qū)電子衍射(SAED)和SPS來得出RGO對CBS光電性質(zhì)的影響以及最合適的RGO質(zhì)量比。論文第四章闡述了采用溶膠凝膠法在ITO導(dǎo)電玻璃上制備得到α-Fe_2O_3薄膜,然后在α-Fe_2O_3薄膜的基礎(chǔ)上,把擁有1.6%RGO質(zhì)量比的CBS-RGO復(fù)合物膠體和純凈CBS膠體分別旋涂到α-Fe_2O_3薄膜上,制備成α-Fe_2O_3/CBS-RGO和α-Fe_2O_3/CBS兩種異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)及其太陽能電池。采用XRD、SEM、SPS、EFISPS以及I-V特征曲線等測試方法對其進行研究。我們的實驗結(jié)果表明α-Fe_2O_3/CBS-RGO異質(zhì)結(jié)比α-Fe_2O_3/CBS異質(zhì)結(jié)擁有更強的表面光電壓響應(yīng)強度。所以通過把RGO引入CBS納米帶,CBS納米帶高電子復(fù)合率的缺陷得到改善,從而提升了異質(zhì)結(jié)中的光生電荷分離效率,提升了其光電性能。同時根據(jù)光生電荷傳輸機制,在α-Fe_2O_3/CBS-RGO中,不同材料之間形成一種能級匹配,從而使光生電子能夠順利的從CBS傳輸?shù)絉GO,然后到達α-Fe_2O_3。通過EFISPS圖譜的分析,在正向電場下α-Fe_2O_3/CBS-RGO的光電性質(zhì)提升的幅度明顯高于α-Fe_2O_3/CBS,這個實驗結(jié)果進一步證明了RGO在異質(zhì)結(jié)的光生電荷分離中所扮演的重要職能。根據(jù)α-Fe_2O_3/CBS-RGO和α-Fe_2O_3/CBS太陽能電池的I-V特征曲線,α-Fe_2O_3/CBS-RGO和α-Fe_2O_3/CBS太陽能電池的最大光電轉(zhuǎn)換效率分別為6.8%和3.1%。此實驗結(jié)論進一步證明了能帶匹配、作為傳輸介質(zhì)的RGO等因素對異質(zhì)結(jié)光電性質(zhì)的綜合作用。
【關(guān)鍵詞】：Cu_4Bi_4S_9 RGO α-Fe_2O_3 SPS EFISPS
【學(xué)位授予單位】：河南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN304;TB33
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-22
• 1.1 材料10-11
• 1.1.1 光電復(fù)合材料及其傳輸機制10-11
• 1.1.2 幾種光電材料的復(fù)合系統(tǒng)研究11
• 1.2 半導(dǎo)體材料的光生伏特效應(yīng)11-15
• 1.2.1 半導(dǎo)體材料光生電荷的躍遷過程12-14
• 1.2.2 半導(dǎo)體的光伏效應(yīng)類別14-15
• 1.3 半導(dǎo)體薄膜制備方法類別15-18
• 1.3.1 溶膠-凝膠法15
• 1.3.2 電沉積法15-16
• 1.3.3 濺射法16
• 1.3.4 化學(xué)浴法16
• 1.3.5 分子束外延法16-17
• 1.3.6 化學(xué)氣相沉積法17
• 1.3.7 蒸鍍法17-18
• 參考文獻18-22
• 第二章 半導(dǎo)體材料光電性質(zhì)檢測方法22-34
• 2.1 前言22
• 2.2 表面光電壓譜儀的發(fā)展過程22-23
• 2.3 表面光電壓譜儀的構(gòu)造23-24
• 2.4 表面光電壓譜儀測試方法24-26
• 2.5 表面光電壓產(chǎn)生的基本原理26-29
• 2.5.1 表面電子結(jié)構(gòu)26-27
• 2.5.2 表面光伏效應(yīng)27-29
• 2.6 半導(dǎo)體材料在外電場誘導(dǎo)下的光伏特性29-30
• 2.7 表面光電壓技術(shù)在半導(dǎo)體材料中應(yīng)用30
• 2.8 本章小結(jié)30-32
• 參考文獻32-34
• 第三章 CBS-RGO復(fù)合物的合成、表征及其光電特性34-44
• 3.1 前言34
• 3.2 實驗部分34-36
• 3.2.1 實驗試劑34-35
• 3.2.2 測試儀器35
• 3.2.3 實驗方法35-36
• 3.3 實驗結(jié)果與討論36-40
• 3.3.1 XRD圖譜分析36-37
• 3.3.2 SEM和HRTEM圖分析37-38
• 3.3.3 表面光電壓譜分析38-40
• 3.4 結(jié)論40-41
• 參考文獻41-44
• 第四章 α-FE_2O_3/CBS-RGO異制結(jié)光電性質(zhì)及其光生電荷傳輸機制的研究44-58
• 4.1 前言44-45
• 4.2 試驗部分45-46
• 4.2.1 試劑及樣品制備45
• 4.2.2 測試儀器45-46
• 4.3 結(jié)果與討論46-52
• 4.3.1 XRD圖譜與相貌圖分析46-47
• 4.3.2 表面光電壓譜分析47-49
• 4.3.3 場誘導(dǎo)表面光電壓譜(EFISPS)分析49-51
• 4.3.4 I-V特征曲線分析51-52
• 4.4 結(jié)論52-54
• 參考文獻54-58
• 工作總結(jié)與展望58-60
• 致謝60-62
• 碩士期間發(fā)表論文和已完成的工作62-63

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 韓允雨,周瑞齡,楊玉國,王樹禮,段洪東;電池結(jié)構(gòu)對葉綠素電池光電性質(zhì)的影響[J];感光科學(xué)與光化學(xué);1992年04期

2 王德強,陳瑋,程繼健;新型硫鹵玻璃的光電性質(zhì)[J];功能材料;2000年03期

3 劉艷玲;杜曼;劉朋軍;韓立志;王恩舉;;甲基對1,3,6,8-苯基芘光電性質(zhì)的影響[J];上海師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2014年03期

4 湯鈞,曹亞安,王瑩,謝騰峰,王德軍,楊柏;齊聚苯撐乙烯-二氧化硅復(fù)合膜的制備及其光電性質(zhì)研究[J];高等學(xué)�；瘜W(xué)學(xué)報;2001年04期

5 韋文生,王天民,王聰;氫化納米硅薄膜光電性質(zhì)及其應(yīng)用研究進展[J];材料導(dǎo)報;2002年02期

6 靳素榮,柳士忠,張聯(lián)盟,杜祖亮,趙衛(wèi)鋒;聚喹啉/雜多陰離子雜化LB膜的制備與光電性質(zhì)[J];無機化學(xué)學(xué)報;2004年05期

7 徐慢，袁啟華，徐建梅;制備SnO_2薄膜時原料中水對其成膜和光電性質(zhì)的影響[J];功能材料;1995年06期

8 王秀欣;吳磊;曹晶;劉雅玲;宋銳;;β-硫化汞超球的制備及其光電性質(zhì)[J];中國科學(xué)院研究生院學(xué)報;2013年01期

9 姜晶;吳志明;王濤;郭正宇;于賀;蔣亞東;;革命性的新材料——黑硅[J];材料導(dǎo)報;2010年07期

10 張明龍,夏義本,李敏,王林軍;惡二唑為側(cè)鏈的PPV類小分子光電性質(zhì)研究[J];功能材料與器件學(xué)報;2002年04期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 韓立志;劉艷玲;劉朋軍;;吡啶取代蒽衍生物的光電性質(zhì)[A];中國化學(xué)會第28屆學(xué)術(shù)年會第13分會場摘要集[C];2012年

2 盧小泉;胡婭琪;何紅霞;;基于一些功能化納米卟啉材料的界面組裝及其光電性質(zhì)的研究[A];中國化學(xué)會第28屆學(xué)術(shù)年會第10分會場摘要集[C];2012年

3 盧小泉;胡婭琪;何紅霞;;基于一些功能化納米卟啉材料的界面組裝及其光電性質(zhì)的研究[A];中國化學(xué)會第28屆學(xué)術(shù)年會第9分會場摘要集[C];2012年

4 雷芳;王開學(xué);魏霄;陳接勝;;不同形貌ZnO的水熱合成及其光電性質(zhì)研究[A];中國化學(xué)會第27屆學(xué)術(shù)年會第10分會場摘要集[C];2010年

5 劉艷玲;韓立志;劉朋軍;;1,3,6,8-四取代芘衍生物的光電性質(zhì)[A];中國化學(xué)會第28屆學(xué)術(shù)年會第13分會場摘要集[C];2012年

6 馬妍;王文亮;魏俊發(fā);;剟及氮雜剟衍生物光電性質(zhì)的理論研究[A];中國化學(xué)會第28屆學(xué)術(shù)年會第13分會場摘要集[C];2012年

7 常永正;韓業(yè)龍;歐昌金;解令海;儀明東;陳曉東;黃維;;三維樹枝狀納米分子的傅克合成及其光電性質(zhì)[A];中國化學(xué)會第29屆學(xué)術(shù)年會摘要集——第17分會：光電功能器件[C];2014年

8 張世乾;喬小蘭;陳瑩;王園園;劉志強;李洪祥;方奇;;位置異構(gòu)芘噻吩并苯的合成、結(jié)構(gòu)和光電性質(zhì)研究[A];中國化學(xué)會第29屆學(xué)術(shù)年會摘要集——第16分會：π-共軛材料[C];2014年

9 梁莉莉;曹靖;周峰;胡東成;宋雪艷;劉家成;;一類希夫堿共軛Zn卟啉染料敏化劑的合成及其光電性質(zhì)[A];2011年中西部地區(qū)無機化學(xué)化工學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2010年

10 傅輝;柳利;付巧敏;胡磊;杜祖亮;;鉑炔基聚合物/銪取代多酸雜化LB膜的制備與光電性質(zhì)研究[A];第十六屆全國金屬有機化學(xué)學(xué)術(shù)討論會論文集[C];2010年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 李海彥;離子摻雜TiO_2納米材料的光電性質(zhì)及光催化活性研究[D];吉林大學(xué);2011年

2 張偉;Cu_2ZnSnS（Se）_4、CdIn_2S_4納米結(jié)構(gòu)的制備及其光電性質(zhì)的研究[D];吉林大學(xué);2013年

3 肖芝燕;氮摻雜p型ZnO薄膜材料的制備及光電性質(zhì)研究[D];中國科學(xué)院研究生院（長春光學(xué)精密機械與物理研究所）;2006年

4 楊紅;功能材料的設(shè)計、組裝及其光電性質(zhì)研究[D];復(fù)旦大學(xué);2006年

5 趙吟屏;藍色磷光銥配合物的設(shè)計合成與光電性質(zhì)研究[D];吉林大學(xué);2015年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 陳婧;納米尺度下鍺銻碲相變材料制備及光電性質(zhì)[D];南京大學(xué);2014年

2 趙菲;ZnO基光催化材料的制備及光電性質(zhì)的研究[D];吉林大學(xué);2016年

3 陳歡歡;氮雜、硼氮雜剟及其衍生物的合成和性質(zhì)研究[D];上海大學(xué);2016年

4 許麗華;芘基硫醚類化合物的合成及光電性質(zhì)研究[D];中國礦業(yè)大學(xué);2016年

5 王順;不同半導(dǎo)體材料及其復(fù)合物的光電性質(zhì)研究[D];河南大學(xué);2016年

6 黃陽梅;環(huán)金屬銥配合物的合成及光電性質(zhì)的研究[D];青島科技大學(xué);2014年

7 朱文晶;新型納米二氧化硅復(fù)合物的合成及其光電性質(zhì)研究[D];安徽大學(xué);2007年

8 王佳;氟修飾的傒類探針的設(shè)計合成與性質(zhì)研究[D];河北大學(xué);2015年

9 邱金星;多支苯乙烯基共軛材料的合成及場效應(yīng)性能研究[D];濟南大學(xué);2015年

10 吳瓊;低維金屬硫化物光電性質(zhì)和催化活性的研究[D];中國計量學(xué)院;2015年

，

本文編號：740060