本文關(guān)鍵詞：二氧化鈦微球基太陽能電池的制備及性能優(yōu)化　出處：《鄭州大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 二氧化鈦微球 鈮摻雜 染料敏化太陽能電池(DSSC) 石墨烯量子(GQDs) CdS/CdSe量子點 量子點敏化太陽能電池(QDSSC)

【摘要】：20世紀以來,環(huán)境和能源問題的日益加劇迫使人們加快了對清潔新能源的研究與開發(fā)。在眾多清潔能源中,太陽能作為一種取之不盡、用之不竭的能源而備受關(guān)注。染料敏化太陽能電池(DSSC)和量子點敏化太陽能電池(QDSSC)以其制備工藝簡單、高光電轉(zhuǎn)換效率、價格低廉等特點而受到廣泛研究。在眾多半導(dǎo)體材料中,TiO2以其特殊的光電性質(zhì)及成本低廉、穩(wěn)定性好、抗腐蝕性好、強氧化性等特點而被廣泛應(yīng)用于光陽極,并取得了較優(yōu)的光電轉(zhuǎn)換效率。然而,就目前太陽能電池實際應(yīng)用的需求而言,其效率偏低仍然是一個不容忽視的問題。因此,如何進一步優(yōu)化光陽極材料:捕獲更多的光以及快速有效的傳輸光生電子,是電池光電性能優(yōu)化中的關(guān)鍵問題之一。本論文主要圍繞三維TiO2微球的制備、摻雜改性、在太陽能電池中的應(yīng)用及性能優(yōu)化等方面開展了如下工作:采用水熱法制備了鈮摻雜的分級銳鈦礦三維TiO2微球,球體由暴露的(001)晶面的納米帶和納米微粒組成;并進一步研究了鈮摻雜TiO2微球?qū)SSC微觀結(jié)構(gòu)和光伏性能的影響。研究結(jié)果表明,Nb5+取代TiO2晶格中Ti4+的位置,且TiO2薄膜的帶隙隨著鈮摻雜濃度的改變而變化。與純TiO2電池相比,適量的鈮摻雜TiO2薄膜組裝的DSSC顯示出較強的光電性能。Nb-3.5(Nb 3.5mol%)DSSC的轉(zhuǎn)換效率最佳,為4.99%。與純TiO2電池(4.39%)相比轉(zhuǎn)換效率高13.7%。這是因為鈮摻雜的太陽能電池具有暴露的高活性(001)晶面,有更高的比表面積可以增加光生電子的數(shù)量,而且由于鈮摻雜的TiO2的導(dǎo)帶邊最小值(CBM)降低,電子收集和傳輸能力增強。然而,過量的鈮摻雜導(dǎo)致電池的性能降低,這是由于Nb-TiO2樣品中存在過多的缺陷,導(dǎo)致在缺陷處的電荷復(fù)合增強。以三維銳鈦礦TiO2微球為上層光散射層材料,商業(yè)納米TiO2作為下層連接材料,采用刮刀法制備了一種新穎的雙層Ti O2薄膜,并將其應(yīng)用于量子點敏化太陽能電池。其中,石墨烯量子點(GQDs)采用滴液法引入,CdS/CdSe量子點采用連續(xù)離子層吸附法(SILAR)沉積。制備了CdS/CdSe量子點敏化及石墨烯量子點/CdS/CdSe共敏化太陽能電池,并研究了石墨烯量子點及CdS不同敏化周期及對電池性能影響。研究結(jié)果表明,石墨烯量子點引入前后及CdS不同敏化周期對薄膜的光學(xué)性質(zhì)、電子傳輸及載流子復(fù)合均具有較大的影響。在優(yōu)選條件下,TiO2/QGDs/CdS(4)/CdSe電池的光電轉(zhuǎn)換效率為1.24%,光電流密度為9.47mA/cm2。這顯著高于TiO2/CdS(4)/CdSe電池的這些參數(shù)(0.59%與6.22 mA/cm2)。這主要是由于TiO2表層吸附石墨烯量子點后增強了電子的傳輸,減少了載流子的復(fù)合。
[Abstract]:In many kinds of semiconductor materials , TiO2 has been widely used as one of the key problems in the optimization of photoelectrochemical properties . The light current density was 9.47 mA / cm2 , which was significantly higher than those of the TiO2 / CdS ( 4 ) / cdse cells ( 0.59 % and 6.22 mA / cm2 ) . This is mainly due to the enhancement of electron transport after adsorption of graphene quantum dots on the surface layer of TiO2 , and the recombination of carriers is reduced .

【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TM914.4

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 韓晶;李鵬;張迪;;三端耦合多量子點體系的電輸運[J];黑龍江工程學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版);2011年01期

2 于瀟;張雪萍;王才富;倪柳松;何磊;張晨;孫孟娜;許世超;魏俊富;王兵;張紀梅;王海濤;;量子點的制備及應(yīng)用進展[J];科技視界;2013年29期

3 隋鵬飛,楊其艷,戴振宏,黃士勇;球型量子點電子填充性質(zhì)的研究[J];煙臺大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)與工程版);2002年02期

4 李朝霞,李作宏;單量子點體系極化電子的輸運[J];煙臺大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)與工程版);2004年02期

5 賀澤龍;韓晶;李華;;四端耦合量子點橋的電輸運[J];黑龍江工程學(xué)院學(xué)報;2008年04期

6 樓曹鑫;丁瀾;馬錫英;黃仕華;;鍺/硅量子點形貌隨退火溫度的變化與電學(xué)特性研究[J];蘇州科技學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版);2011年04期

7 王安梅;;多層單電子量子點的低激發(fā)態(tài)能譜研究[J];科學(xué)技術(shù)與工程;2013年10期

8 李芝;陳靜;雷威;;量子點層厚度對量子點發(fā)光二極管發(fā)光特性的影響[J];中國科技論文;2014年01期

9 馮金福;正常金屬-量子點-超導(dǎo)系統(tǒng)的共振隧穿[J];常熟高專學(xué)報;2004年04期

10 喬毅;馮雪元;張家雨;崔一平;;量子點發(fā)光材料在多色照明上的應(yīng)用[J];照明工程學(xué)報;2006年01期

相關(guān)會議論文 前10條

1 胡德紅;武紅敏;梁建功;韓鶴友;;量子點與蛋白質(zhì)相互作用研究[A];第五屆全國化學(xué)生物學(xué)學(xué)術(shù)會議論文摘要集[C];2007年

2 宋濤;逯超亮;宮曉群;楊秋花;李云紅;常津;;量子點熒光編碼微球的制備[A];天津市生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)會第30次學(xué)術(shù)年會暨生物醫(yī)學(xué)工程前沿科學(xué)研討會論文集[C];2010年

3 楊久敏;宮曉群;張琦;宋濤;劉鐵根;李迎新;常津;;小波變換在量子點編碼識別中的應(yīng)用[A];天津市生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)會第30次學(xué)術(shù)年會暨生物醫(yī)學(xué)工程前沿科學(xué)研討會論文集[C];2010年

4 李佳涵;葛玉舒;田方方;樊婷;袁蓮;劉義;;微量熱研究量子點對線粒體代謝的影響[A];中國化學(xué)會第十五屆全國化學(xué)熱力學(xué)和熱分析學(xué)術(shù)會議論文摘要[C];2010年

5 何治柯;;小粒經(jīng)近紅外低毒水溶性量子點的合成及應(yīng)用研究[A];中國化學(xué)會第十屆全國發(fā)光分析學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2011年

6 賈金鋒;;全同金屬量子點的生長與研究[A];2001年納米和表面科學(xué)與技術(shù)全國會議論文摘要集[C];2001年

7 張友林;曾慶輝;孔祥貴;;用于在體高靈敏檢測的量子點發(fā)光光纖生物傳感器[A];中國生物醫(yī)學(xué)工程進展——2007中國生物醫(yī)學(xué)工程聯(lián)合學(xué)術(shù)年會論文集（上冊）[C];2007年

8 王金嬡;王琛;付國;劉力;王桂英;;量子點的三維取向探測[A];2006年全國強場激光物理會議論文集[C];2006年

9 張家雨;崔一平;王志兵;;膠體量子點的電致發(fā)光研究[A];第十七屆十三�。ㄊ校┕鈱W(xué)學(xué)術(shù)年會暨“五省一市光學(xué)聯(lián)合年會”論文集[C];2008年

10 原鳳英;蔣最敏;陸f ;;鍺硅雙層量子點耦合效應(yīng)的研究[A];第十六屆全國半導(dǎo)體物理學(xué)術(shù)會議論文摘要集[C];2007年

相關(guān)重要報紙文章 前10條

1 馮衛(wèi)東;美研究可高效阻斷蛋白生成的量子點技術(shù)[N];科技日報;2008年

2 記者 常麗君;韓國造出全彩色量子點顯示屏[N];科技日報;2011年

3 記者 曲照貴;天大首創(chuàng)零污染量子點合成工藝[N];中國化工報;2013年

4 劉牧洋;我國量子點研究獲新突破[N];光明日報;2003年

5 王全楚;“量子點”熒光標(biāo)記初露端倪[N];健康報;2005年

6 劉霞;科學(xué)實驗發(fā)現(xiàn)：量子點不是點[N];科技日報;2010年

7 記者 劉霞;量子點顯示屏或?qū)⒊芍髁鱗N];科技日報;2010年

8 劉霞;膠體量子點太陽能電池轉(zhuǎn)化效率創(chuàng)紀錄[N];科技日報;2011年

9 本報記者 于歡;納米技術(shù)全面升級LED[N];中國能源報;2010年

10 記者馬艷紅;中科院化學(xué)所成功制備量子點熒光微球[N];中國醫(yī)藥報;2005年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 王立民;量子點分子及量子點團簇的電子結(jié)構(gòu)[D];北京師范大學(xué);2002年

2 石星波;單個量子點的光學(xué)性質(zhì)研究及其在超高分辨率定位上的應(yīng)用[D];湖南大學(xué);2012年

3 王解兵;Ⅱ-Ⅵ族油溶性量子點的制備、修飾及應(yīng)用研究[D];上海交通大學(xué);2013年

4 李釩;高熒光碳量子點的制備及其應(yīng)用研究[D];中國人民解放軍軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院;2015年

5 周宏明;核殼型量子點的能帶結(jié)構(gòu)及其光學(xué)非線性[D];武漢大學(xué);2013年

6 黃碧海;基于量子點標(biāo)記的生物探針構(gòu)建[D];武漢大學(xué);2012年

7 潘佳奇;半導(dǎo)體ZnSe量子點和碳量子點的制備及其應(yīng)用[D];蘭州大學(xué);2015年

8 卞偉;錳摻雜硫化鋅量子點磷光探針研究及分析應(yīng)用[D];山西大學(xué);2015年

9 胡思怡;基于微流控技術(shù)的功能型量子點的合成及應(yīng)用[D];長春理工大學(xué);2015年

10 梁瑞政;光功能客體/LDHs插層復(fù)合材料的構(gòu)筑及其性能研究[D];北京化工大學(xué);2015年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 劉永強;二氧化鈦微球基太陽能電池的制備及性能優(yōu)化[D];鄭州大學(xué);2017年

2 李鵬偉;鈣鈦礦型太陽能電池的穩(wěn)定性及大面積制備的研究[D];鄭州大學(xué);2017年

3 王毅樂;高吸收效率太陽能電池陷光機制和光學(xué)特性研究[D];鄭州大學(xué);2017年

4 馬麗;基于CuI為P型材料的反型鈣鈦礦太陽能電池的制備與性能研究[D];鄭州大學(xué);2017年

5 尹芳蕊;納米顆�！孔狱c經(jīng)嗅覺通路進入中樞神經(jīng)系統(tǒng)的實驗研究[D];內(nèi)蒙古科技大學(xué)包頭醫(yī)學(xué)院;2008年

6 許智祥;熒光量子點的制備及應(yīng)用研究[D];華中科技大學(xué);2007年

7 李秀清;量子點的不同修飾方法對其與牛血清白蛋白的作用的影響[D];華中科技大學(xué);2007年

8 華曉鋒;量子點與生物分子的偶聯(lián)及其應(yīng)用[D];華中科技大學(xué);2006年

9 李玉丹;單電子隧穿耦合量子點的輸運和光學(xué)性質(zhì)[D];山西大學(xué);2011年

10 何至青;水溶性量子點的制備與性能研究[D];武漢理工大學(xué);2012年

，

本文編號：1400140