發(fā)布時(shí)間：2018-04-28 07:54

  本文選題：量子點(diǎn)敏化太陽電池 + TiO_2-SiO_2復(fù)合薄膜�。� 參考：《合肥工業(yè)大學(xué)》2014年博士論文

【摘要】：無機(jī)半導(dǎo)體量子點(diǎn)和半導(dǎo)體薄膜是量子點(diǎn)敏化太陽電池(QDSSCs)重要組成部分,直接影響其光伏性能。本文從探索量子點(diǎn)制備的新方法、改變半導(dǎo)體薄膜性質(zhì)以及量子點(diǎn)在半導(dǎo)體薄膜上的組裝方式等方面展開實(shí)驗(yàn)研究,以期改善QDSSCs的光伏性能。 本文通過在TiO2中摻入SiO2獲得納米TiO2-SiO2復(fù)合薄膜,并應(yīng)用于QDSSCs。SiO2的摻入既可有效調(diào)控納米TiO2薄膜比表面積、孔容和孔徑,增加量子點(diǎn)的吸附量,又可形成SiO2阻擋層能有效抑制電池中電荷復(fù)合,提高光電流。利用膠狀CdSe量子點(diǎn)敏化TiO2-SiO2復(fù)合薄膜制備光陽極,并組裝太陽電池。通過交換CdSe量子點(diǎn)表面配體,CdSe量子點(diǎn)可更好地吸附到TiO2-SiO2薄膜里,促進(jìn)光生電子傳輸,減少電荷復(fù)合機(jī)率,提高光電子轉(zhuǎn)換效率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,摻入SiO2和配體交換能改善QDSSCs的光伏性能,MPA包覆的CdSe量子點(diǎn)敏化TiO2-SiO2光陽極制備的太陽電池效率達(dá)到1.74%。 本文探索一種新的氣—熱液(hot-bubbling)方法制備CdSe量子點(diǎn),從反應(yīng)時(shí)間、Cd:Se濃度比和反應(yīng)溫度三個(gè)方面探討hot-bubbling方法合成的CdSe量子點(diǎn)性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該方法能合成光學(xué)性能良好、尺寸較均勻和分散性好的閃鋅礦型CdSe量子點(diǎn)。 本文利用hot-bubbling方法合成的CdSe量子點(diǎn)敏化TiO2-SiO2復(fù)合薄膜,制備太陽電池,探討其對(duì)QDSSCs光伏性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,太陽電池的光電轉(zhuǎn)化效率達(dá)到1.94%,高于經(jīng)典的熱—液注射法(hot-injection)制備CdSe量子點(diǎn)敏化太陽電池效率,完全可與其相媲美,能作為新的量子點(diǎn)制備方法推廣使用。 在量子點(diǎn)組裝方式上,結(jié)合連續(xù)離子層吸附(SILAR)技術(shù)和自組裝單層膜(SAM)技術(shù)的各自優(yōu)點(diǎn),CdS和CdSe分別采用SILAR法和SAM法組裝方式,獲得CdS/CdSe量子點(diǎn)共敏化TiO2-SiO2光陽極,并組裝電池,組裝過程采用水代替有機(jī)試劑做溶劑,實(shí)現(xiàn)綠色組裝路線。新的組裝方式既實(shí)現(xiàn)高效地利用TiO2-SiO2復(fù)合薄膜的微孔和介孔,增加量子點(diǎn)的吸附量,并降低多層沉積帶來的層與層之間產(chǎn)生的缺陷態(tài),又實(shí)現(xiàn)很好地控制量子點(diǎn)的尺寸,同時(shí),可有效抑制光電子與電解質(zhì)的復(fù)合。詳細(xì)討論CdS沉積工藝與CdSe共敏化對(duì)TiO2-SiO2/CdS/CdSe光陽極光學(xué)性能及其組裝電池光伏性能的影響,確定CdS沉積次數(shù)和CdSe的最優(yōu)組合,從微觀層面解釋該組裝方式對(duì)太陽電池性能的影響。對(duì)其它種類和組合的量子點(diǎn)敏化劑研究有著一定借鑒意義。
[Abstract]:Inorganic semiconductor quantum dots and semiconductor films are important components of quantum dot-sensitized solar cells, which directly affect their photovoltaic properties. In order to improve the photovoltaic performance of QDSSCs, the new methods of preparing quantum dots, changing the properties of semiconductor films and the assembling methods of quantum dots on semiconductor films are studied in this paper. In this paper, nanocrystalline TiO2-SiO2 composite films were obtained by adding SiO2 into TiO2, which can effectively regulate the specific surface area, pore volume and pore size of nanocrystalline TiO2 films and increase the adsorption capacity of quantum dots. The formation of SiO2 barrier layer can effectively inhibit the charge recombination in the battery and increase the photocurrent. The photoanode was prepared by using colloidal CdSe quantum dot sensitized TiO2-SiO2 composite film and the solar cell was assembled. The ligand CdSe QDs on the surface of CdSe QDs can be better adsorbed into TiO2-SiO2 thin films, which can promote photoelectron transport, reduce the probability of charge recombination and improve the photoelectron conversion efficiency. The experimental results show that the photovoltaic properties of QDSSCs can be improved by the addition of SiO2 and ligand exchange. The photoanode prepared by CdSe quantum dots sensitized with TiO2-SiO2 has an efficiency of 1.74. In this paper, a new gas-hydrothermal method for preparing CdSe quantum dots is studied. The properties of CdSe quantum dots synthesized by hot-bubbling method are discussed from three aspects: reaction time, CD: se concentration ratio and reaction temperature. The experimental results show that this method can be used to synthesize sphalerite CdSe quantum dots with good optical properties, uniform size and good dispersion. In this paper, CdSe quantum dots sensitized TiO2-SiO2 composite thin films synthesized by hot-bubbling method were used to prepare solar cells and their effects on the photovoltaic properties of QDSSCs were investigated. The experimental results show that the photovoltaic conversion efficiency of solar cells reaches 1.94, which is higher than that of CdSe QDs sensitized solar cells prepared by classical thermo-liquid injection method. It can be compared with that of solar cells and can be used as a new preparation method for quantum dots. In quantum dot assembly, combining the advantages of continuous ion layer adsorption technique and self-assembled monolayer technique, CDs and CdSe were assembled by SILAR method and SAM method, respectively, to obtain CdS/CdSe quantum dot co-sensitized TiO2-SiO2 photoanode, and to assemble the cell. Water is used as solvent instead of organic reagent in the assembly process to realize green assembly route. The new assembly method can efficiently utilize the micropores and mesoporous cells of TiO2-SiO2 composite films, increase the adsorption of quantum dots, reduce the defect states between layers and layers caused by multilayer deposition, and control the size of quantum dots well, at the same time, It can effectively inhibit the combination of photoelectron and electrolyte. The effects of CdS deposition process and CdSe co-sensitization on the optical properties of TiO2-SiO2/CdS/CdSe photoanode and the photovoltaic properties of assembled cells are discussed in detail. The optimal combination of CdS deposition times and CdSe is determined. The effect of the assembly mode on the performance of solar cells is explained from the micro level. It is useful for the study of other kinds and combinations of quantum dot sensitizers.
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TM914.4

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1814422