【摘要】：太陽能的利用是解決能源危機(jī)的一個(gè)有效的方法。目前,在所有利用太陽能的方法中,將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的太陽能電池是一個(gè)非常有前景的技術(shù)。量子點(diǎn)敏化太陽能電池(Quantum dot sensitized solar cells,QDSSCs)被認(rèn)為是下一代太陽能電池。開發(fā)高性能的QDSSCs可以滿足社會(huì)對(duì)可持續(xù)清潔能源的迫切需求,并在使用能源時(shí)盡可能減少或不危害環(huán)境。目前有許多量子點(diǎn)材料被應(yīng)用在QDSSCs上,如CdS,CdSe,PbS等。CdS量子點(diǎn)具有較窄的禁帶寬度以及優(yōu)越的穩(wěn)定性,這使得它成為QDSSCs中的優(yōu)良的敏化劑。但是,CdS QDSSCs目前的能量轉(zhuǎn)換效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其理論值(44%)。有許多因素制約著CdS QDSSCs光伏性能的提高。一方面,CdS量子點(diǎn)的光吸收能力小,光吸收范圍窄;另一方面,CdS QDSSCs的電荷分離不完全和電荷提取效率低。因此,為了提高CdS QDSSCs的能量轉(zhuǎn)換效率,需要拓寬CdS QDSSCs的光響應(yīng)范圍以及提高電荷的分離的提取效率。作為一類新型的碳材料,碳量子點(diǎn)(Carbon quantum dots,CQDs)由于其良好的光學(xué)性能以及優(yōu)良的導(dǎo)電性被廣泛應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域。通常,CQDs在紫外光的照射下能夠發(fā)射出藍(lán)光。其次,由于CQDs的結(jié)構(gòu)中存在大量的共軛π鍵,這就使CQDs具有良好的電子傳遞性能。因此,我們實(shí)驗(yàn)組將CQDs引入到QDSSCs中。在本論文中,我們采用回流法和水熱法合成了Er摻雜的碳量子點(diǎn)(Er-CQDs),再利用溶膠-凝膠法、旋涂法和連續(xù)離子層吸附反應(yīng)法制備了CdS/TiO_2、CdS/CQDs/TiO_2和CdS/Er-CQDs/TiO_2光陽極。我們通過FT-IR,UV-vis以及FL對(duì)Er-CQDs的結(jié)構(gòu)和光學(xué)性能進(jìn)行了詳細(xì)研究。此外,通過XRD,EDX,SEM TEM,UV-vis以及PL技術(shù),我們?cè)敿?xì)研究了CdS QDSSCs的光陽極的結(jié)構(gòu),形貌組成以及光學(xué)性能。通過電化學(xué)的方法研究了基于光陽極(CdS/TiO_2,CdS/CQDs/TiO_2和CdS/Er-CQDs/TiO_2)的CdS QDSSCs的光伏性能。提出了基于CdS/Er-CQDs/TiO_2光陽極的CdS QDSSCs的工作原理。通過研究,我們發(fā)現(xiàn),Er-CQDs在紫外到藍(lán)光區(qū)域具有比CQDs更強(qiáng)的光吸收能力,Er~(3+)的引入拓寬了CQD的光吸收范圍,特別是在可見光范圍內(nèi)。此外,在相同波長的光的激發(fā)下,Er-CQDs的發(fā)射峰強(qiáng)度要比CQDs的高得多。Er-CQDs具有雙重功能(上下轉(zhuǎn)換發(fā)光)的發(fā)光性能,在350 nm-550 nm激發(fā)波長范圍內(nèi),Er-CQDs的發(fā)射峰集中在450 nm處。將Er-CQDs引入CdS QDSSCs后可以發(fā)現(xiàn),CdS QDSSCs光陽極的光響應(yīng)范圍拓寬,并且,CdS量子點(diǎn)的電荷復(fù)合效率降低,同時(shí)可以加快電子從CdS量子點(diǎn)上傳遞到TiO_2,這就使得CdS QDSSCs的光伏性能得到顯著提升。
【學(xué)位授予單位】：遼寧大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TM914.4
【圖文】：

圖 1-1 J-V 和 P-V 曲線開路電壓（Open circuit voltage, Voc）：太陽能電池處于斷開狀態(tài)時(shí)，測(cè)量的太陽能電池兩端的電壓，也就是 J-V 曲線和電壓坐標(biāo)軸的交點(diǎn)。最大功率密度（Maximum power，PMAX）：太陽能電池達(dá)到最大功率時(shí)的

DSSCs的工作原理圖

QDSSCs的結(jié)構(gòu)圖

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本文編號(hào)：2753860