本文選題：量子點敏化太陽能電池 + TiO2納米棒　； 參考：《常州大學(xué)》2014年碩士論文

【摘要】：將納米技術(shù)引入光伏領(lǐng)域的第三代太陽能電池具有更高的理論轉(zhuǎn)化效率，，并且能夠廉價大規(guī)模生產(chǎn)，從而具有了比傳統(tǒng)光伏器件更好的經(jīng)濟性和實用性。其中，量子點敏化太陽能電池利用了量子點材料的量子限域效應(yīng)和多重激發(fā)等優(yōu)異的光電性能而展現(xiàn)出巨大潛力。然而，此類電池的實際轉(zhuǎn)化效率只有5%左右，離實際應(yīng)用有著相當大的距離。另外，電池各組件包括光陽極、電解液和對電極并沒有得到系統(tǒng)的優(yōu)化，內(nèi)部機理的研究尚在起步階段。因此從電池機理到器件的研究具有非常重要的意義。 本研究從量子點敏化太陽能電池機理入手，尋找制約光電性能的關(guān)鍵問題，然后通過對光陽極、量子點和對電極進行結(jié)構(gòu)上的創(chuàng)新，提高電池的光電轉(zhuǎn)化效率和長期的穩(wěn)定性。 首先，制備了CdS量子點敏化的TiO2納米棒太陽能電池，并研究了其光電性能；通過對此結(jié)果的分析，進一步討論了制約電池性能的主要因素，研究了制備條件對量子點形貌及其光電性能的影響；然后通過測試電池的電子傳輸時間與壽命，深入研究了沉積過程對電子注入與復(fù)合過程的影響；繼而分析了ZnS處理對電子復(fù)合的抑制作用。 其次，通過兩步光沉積法將Ag2S量子點敏化到TiO2納米棒的表面；研究了沉積過程對Ag2S量子點的影響，然后組裝電池，并測試光電性能，從而找到了光沉積最佳條件。光電測試結(jié)果表明，Ag2S量子點敏化太陽能電池具有優(yōu)異的性能，在100mW/cm2光照下達到了10.25mA/cm2的Jsc以及0.98%的光電轉(zhuǎn)化效率。 最后，通過電沉積法制備了石墨烯對電極，通過連續(xù)離子層吸附反應(yīng)法制備CoS電極，并結(jié)合兩種方法循環(huán)沉積CoS/GS納米結(jié)構(gòu)對電極。結(jié)果表明，CoS/GS電極中石墨烯的插入能夠有效地控制CoS納米顆粒的尺寸，從而表現(xiàn)出了優(yōu)異的催化性能。同時，電極的電化學(xué)結(jié)果表明，石墨烯能夠?qū)㈦娮友杆俎D(zhuǎn)移到負載于其上的CoS納米顆粒，從而實現(xiàn)對電解液的高效催化。通過這種方法制備的CoS/GS納米結(jié)構(gòu)對電極為開發(fā)高效催化性能的對電極提供了有益的思路。
[Abstract]:The introduction of nanotechnology to the third generation solar cells in the field of photovoltaic has higher theoretical conversion efficiency and can be produced on a large scale, so it has better economy and practicability than the traditional photovoltaic devices. Among them, quantum dot-sensitized solar cells show great potential by utilizing the quantum limiting effect and multiple excitation of quantum dots. However, the actual conversion efficiency of this kind of battery is only about 5%, which is quite far from the practical application. In addition, the components of the battery, including photoanode, electrolyte and counter electrode, have not been systematically optimized, and the study of internal mechanism is still in its infancy. Therefore, it is of great significance to study the battery mechanism and devices. In this study, the mechanism of solar cells sensitized by quantum dots (QDs) was studied to find the key problems that restrict the photovoltaic performance. Then the photoanode, quantum dots and electrodes were innovated to improve the photoconversion efficiency and long-term stability of the cells. Firstly, TiO2 nanorods solar cells sensitized by CdS quantum dots were prepared and their photoelectric properties were studied. The effect of preparation conditions on the morphology and photoelectric properties of QDs was studied, and then the effect of deposition process on the electron injection and recombination process was studied by testing the electron transport time and lifetime of the battery. Then the inhibitory effect of ZnS treatment on electron recombination was analyzed. Secondly, the Ag2S quantum dots were sensitized to the surface of TiO2 nanorods by two-step photodeposition, and the effect of deposition process on Ag2S quantum dots was studied, then the battery was assembled and the photoelectric properties were tested, thus the optimum conditions for photodeposition were found. The results of photoelectricity measurement show that the solar cells sensitized by Ag2S quantum dots have excellent performance. The Jsc of 10.25mA/cm2 and the photoelectric conversion efficiency of 0.98% are achieved by 100mW/cm2 illumination. Finally, graphene opposite electrode was prepared by electrodeposition, CoS electrode was prepared by continuous ion layer adsorption reaction, and CoS/GS nanostructure pair electrode was deposited by two methods. The results show that the insertion of graphene into Cos / GS electrode can effectively control the size of CoS nanoparticles and thus exhibit excellent catalytic performance. At the same time, the electrochemical results of the electrode show that graphene can rapidly transfer electrons to the CoS nanoparticles loaded on it, thus realizing the efficient catalysis of the electrolyte. The CoS/GS nanostructure prepared by this method provides a useful idea for the development of high efficient catalytic properties of the counter electrode.
【學(xué)位授予單位】：常州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TM914.4

【共引文獻】

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本文編號：1808479