本文關(guān)鍵詞：合金納米晶、硫化鉛量子點(diǎn)的可控合成及其光電性能研究

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【摘要】：納米晶太陽電池可以通過溶液加工,可以采用成本低廉的全無機(jī)結(jié)構(gòu),有良好的化學(xué)穩(wěn)定性,并且可以兼容柔性襯底,受到廣泛關(guān)注。Cd Te納米晶和Pb S納米晶都可通過簡便的溶劑熱法合成,在表面配體的作用下能很好的分散在溶劑中,經(jīng)過旋涂可以得到平整的薄膜。并且它們具有比較合適的帶隙,吸收系數(shù)高,非常適合于光伏器件。Cd Te納米晶和Pb S量子點(diǎn)太陽電池的能量轉(zhuǎn)換效率都已經(jīng)超過10%,進(jìn)一步提高器件的性能有很多途徑,包括改進(jìn)材料質(zhì)量、優(yōu)化薄膜沉積工藝和優(yōu)化器件結(jié)構(gòu)等。本論文重點(diǎn)研究了Cd Te納米晶和Pb S納米晶這兩種材料,在已有工作的基礎(chǔ)上,通過調(diào)整前驅(qū)體中Se和Te的成分比例,成功制備了不同組分的Cd SexTe1-x合金納米晶;采用溶劑熱法制備了高質(zhì)量的Pb S納米晶;并以這兩種材料為基礎(chǔ),成功制備了Pb S量子點(diǎn)太陽電池,并圍繞溶劑調(diào)控Pb S量子點(diǎn)薄膜形貌對器件性能的影響開展了深入細(xì)致的研究,主要的研究工作有以下幾個方面:(1)通過預(yù)先共混TOP-Se和TOP-Te(Tri-n-octylphosphine,TOP)前驅(qū)體,采用溶劑熱法合成了Cd SexTe1-x合金納米晶。測試了納米晶的成分和形貌,研究了產(chǎn)物中Se:(Se+Te)的原子百分比與前驅(qū)體中TOP-Se和TOP-Te體積比的關(guān)系,通過光學(xué)和電化學(xué)方法測試了納米晶的帶隙,并研究了成分與帶隙的關(guān)系。研究表明:前驅(qū)體中TOP-Se和TOP-Te的體積比控制著最后產(chǎn)物Cd SexTe1-x納米晶的Se:(Se+Te)原子百分比。納米晶由纖鋅礦結(jié)構(gòu)的Cd Te和Cd Se組成,形貌呈短棒狀,并且隨著Se含量的增加納米晶的尺寸和長徑比均減小,尺寸分布變寬。Cd SexTe1-x納米晶的帶隙在已知范圍內(nèi)隨著Se含量的增加而減小,并呈現(xiàn)非線性關(guān)系。Cd Te、Cd Se0.10Te0.90、Cd Se0.19Te0.81和Cd Se0.36Te0.64的光學(xué)帶隙分別為1.69e V、1.66e V、1.61e V和1.54e V。帶隙可調(diào)為制備疊層太陽電池創(chuàng)造了條件。(2)使用了正辛烷、異辛烷、正庚烷、正己烷和甲苯5種溶劑溶解Pb S納米晶,研究了薄膜形貌與溶劑的極性、粘度和沸點(diǎn)之間存在的關(guān)系。進(jìn)一步將兩種溶劑按一定比例組成混合溶劑,研究了混合溶劑對薄膜形貌以及器件的能量轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性的影響。研究表明:沸點(diǎn)較高的溶劑,例如正辛烷和甲苯,可以使薄膜具有較為平整的形貌和較小的表面粗糙度。通過使用混合溶劑可以提高Pb S量子點(diǎn)太陽電池的能量轉(zhuǎn)換效率。使用正辛烷占95%體積異辛烷占5%體積的混合溶劑獲得了7.64%的能量轉(zhuǎn)換效率。使用不同溶劑的Pb S量子點(diǎn)太陽電池都具有較好的穩(wěn)定性。其中,以甲苯為溶劑的器件,在經(jīng)過150天的存儲后仍然有6.18%的能量轉(zhuǎn)換效率,沒有明顯的衰退。(3)通過簡便的化學(xué)濕法刻蝕制備了具有火山口形貌的AZO薄膜。系統(tǒng)研究了刻蝕時間對薄膜形貌的影響。測試了表面制絨AZO薄膜的陷光性能,并制備了具有陷光結(jié)構(gòu)的Pb S量子點(diǎn)異質(zhì)結(jié)太陽電池。研究表明:隨著刻蝕時間的延長,火山口形貌的尺寸變大,深度增加,數(shù)量減少�？涛g時間為20s、25s、30s和35s時,AZO薄膜具有近似均勻分布的火山口形貌�；鹕娇诘拈_口角在115°-131°,具有明顯的陷光作用。其中刻蝕時間為30s的AZO薄膜陷光能力最強(qiáng),有效的增加了Pb S量子點(diǎn)薄膜對光的吸收。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB383.1;TM914.4

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本文編號：1236414