本文關(guān)鍵詞：硫化銦銅量子點的合成、性能及太陽能電池應(yīng)用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：膠體半導(dǎo)體量子點,又稱為半導(dǎo)體納米晶體,是一種尺寸和性質(zhì)介于分子材料和體材料之間的納米尺度粒子,主要由II-VI族元素、III-V族元素、IV-VI族元素或者I-III-VI族元素組成。因擁有量子限域效應(yīng)和量子尺寸效應(yīng),具有獨特的光學(xué)、力學(xué)和電學(xué)性質(zhì),在生物熒光標(biāo)記、生物傳感器、太陽能電池、LED照明和顯示等方面具有潛在的廣泛應(yīng)用,因此,制備出高質(zhì)量的、形狀和尺寸可控的半導(dǎo)體納米晶體具有重要的現(xiàn)實意義。目前量子點的合成方法根據(jù)反應(yīng)溶劑的不同,主要有水相和油相兩種。水相合成法原料廉價、低毒環(huán)保并可直接應(yīng)用于生物體系,但是合成的量子點尺寸不均勻、形貌不可控、容易發(fā)生團聚、熒光量子產(chǎn)率低。相反,有機相合成法制備的量子點具有分散性好、結(jié)晶度高、量子產(chǎn)率高等優(yōu)勢,是量子點合成的主要方法�？諝庵械难鯕鈱α孔狱c的合成具有很大的負(fù)面影響,常規(guī)的做法是選擇氮氣或氬氣保護整個反應(yīng)過程,這提高了反應(yīng)的復(fù)雜程度,同時對設(shè)備的要求更高,不利于合成工藝的推廣和批量生產(chǎn)。當(dāng)前針對含Cd的量子點已有廣泛報道,但是其重金屬固有的毒性嚴(yán)重限制了其應(yīng)用。綜上考慮,本論文選擇了綠色、環(huán)境友好型的由Ⅰ-III-VI族元素組成的CuInS2量子點作為研究對象,采用有機相合成法,改進合成工藝,利用常規(guī)空氣氣氛代替無氧環(huán)境,通過改變各種影響量子點發(fā)光性能的因素,使用微波輔助法和溶劑熱法制備出了高質(zhì)量的CuInS2、 CuInS2/ZnS量子點,并對其發(fā)光性能進行了詳細(xì)的研究和探討,獲得了實驗室合成和工業(yè)化生產(chǎn)的最優(yōu)條件。最后,將合成的高性能CuInS2/ZnS量子點作為光轉(zhuǎn)換層成功應(yīng)用于硅基太陽能電池,為其未來在太陽能電池領(lǐng)域的潛在應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。主要研究內(nèi)容包括：(1)采用合成時間短、綠色環(huán)保的微波輔助法,在ODE和DDT混合溶劑中,不需要任何保護氣氛的環(huán)境下合成了不同粒徑大小的CuInS2量子點。研究了影響量子點發(fā)光性能的因素：合成溫度、反應(yīng)時間、前驅(qū)體Cu與In的比例、前驅(qū)體S粉的用量和DDT的用量等,確定了實驗室利用微波工藝高效合成CuInS2量子點的最優(yōu)條件T=220℃, t=5min,OA:DDT:ODE=0.5:2:3,S:Cu:In=1:12。合成的CIS量子點發(fā)光范圍在634-712nm,最高量子效率為6.9%。(2)采用工藝更為簡單的溶劑熱法,參照并優(yōu)化微波輔助法使用的配料比和合成條件,獲得了成熟的大量合成工藝,制備出了性能更好的CuInS2量子點,對影響量子點發(fā)光性能的因素進行了探究,獲得了實驗室高效CuInS2量子點的最優(yōu)合成條件：T=220℃,t=40min;產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)CulnS2量子點的最優(yōu)合成條件：T:200℃,t=120min,產(chǎn)量可以達到克量級。合成的CIS量子點發(fā)光范圍在619-769nm,最高量子效率為8.4%。(3)在合成CuInS2量子點的基礎(chǔ)上,通過在其表面包覆一層ZnS殼層,使CuInS2/ZnS核/殼量子點的熒光強度大大增加,量子效率從2.2%提高到了72.9%,同時其光穩(wěn)定性大大提升。最后,將高穩(wěn)定性和優(yōu)異光學(xué)性能的CuInS2/ZnS量子點均勻分散到PMMA中形成一層透明薄膜,并作為光轉(zhuǎn)換層成功的應(yīng)用于硅基太陽能電池,使太陽能電池轉(zhuǎn)化效率提高了3.8%。
【關(guān)鍵詞】：量子點 硫化銦銅 微波輔助法 溶劑熱法 太陽能電池
【學(xué)位授予單位】：華東師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB383.1;TM914.4
【目錄】：

• 內(nèi)容摘要6-8
• ABSTRACT8-16
• 第1章 緒論16-30
• 1.1 半導(dǎo)體量子點簡介16-18
• 1.2 含重金屬量子點的毒性18
• 1.3 半導(dǎo)體CIS量子點的合成18-24
• 1.3.1 控制晶型結(jié)構(gòu)和形貌19-21
• 1.3.2 摻雜和核/殼結(jié)構(gòu)21-23
• 1.3.3 表面配體和功能化23-24
• 1.4 CIS量子點的應(yīng)用24-28
• 1.4.1 生命醫(yī)學(xué)24-25
• 1.4.2 光催化25-26
• 1.4.3 太陽能電池26-27
• 1.4.4 發(fā)光二極管27-28
• 1.5 本課題的研究意義及主要內(nèi)容28-30
• 第2章 實驗30-36
• 2.1 實驗試劑和儀器30-31
• 2.2 實驗方法31-34
• 2.2.1 CIS量子點的合成31-33
• 2.2.2 CIS/ZnS量子點的合成33-34
• 2.2.3 量子點溶液的離心清洗34
• 2.3 測試表征34-36
• 2.3.1 表征手段34
• 2.3.2 量子效率計算34-35
• 2.3.3 光穩(wěn)定性測試35
• 2.3.4 太陽能測試35-36
• 第3章 微波輔助法合成CIS量子點的結(jié)構(gòu)及光學(xué)性能36-46
• 3.1 引言36-37
• 3.2 結(jié)果與討論37-44
• 3.2.1 典型CIS量子點的熒光光譜37-38
• 3.2.2 合成氣氛對CIS量子點性能的影響38-39
• 3.2.3 合成工藝的優(yōu)化39-44
• 3.3 本章小結(jié)44-46
• 第4章 溶劑熱法合成CIS量子點的結(jié)構(gòu)及光學(xué)性能46-56
• 4.1 引言46-47
• 4.2 結(jié)果與討論47-54
• 4.2.1 反應(yīng)溫度和時間的影響47-51
• 4.2.2 組分和形貌表征51-54
• 4.3 本章小結(jié)54-56
• 第5章 CIS/ZnS量子點性能及其太陽能電池應(yīng)用56-62
• 5.1 引言56-57
• 5.2 結(jié)果與討論57-61
• 5.2.1 組成、形貌和光譜性能57-58
• 5.2.2 光穩(wěn)定性測試58-59
• 5.2.3 太陽能電池的性能59-61
• 5.3 本章小結(jié)61-62
• 第6章 結(jié)論62-63
• 參考文獻63-70
• 在學(xué)期間所取得的科研成果70-71
• 后記71

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 季雷華;高素蓮;張斌;;量子點的合成、毒理學(xué)及其應(yīng)用[J];環(huán)境化學(xué);2008年05期

2 王富;劉春艷;;發(fā)光碳量子點的合成及應(yīng)用[J];影像科學(xué)與光化學(xué);2011年04期

3 伊魁宇;王猛;邵明云;;量子點作為離子探針的分析應(yīng)用[J];廣州化工;2012年11期

4 羅慧;李曦;方婷婷;劉鵬;;量子點的毒性研究進展[J];材料導(dǎo)報;2013年19期

5 田瑞雪;武玲玲;趙清;胡勝亮;楊金龍;;碳量子點的氨基化及其對發(fā)光性能的影響[J];化工新型材料;2014年01期

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7 徐萬幫;汪勇先;許榮輝;尹端l，

本文編號：260110