【摘要】：隨著社會(huì)科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,能源危機(jī)已經(jīng)變成了人類(lèi)面臨的共同問(wèn)題,大量化石燃料的日漸枯竭和燃燒造成的環(huán)境污染已經(jīng)嚴(yán)重威脅到人類(lèi)的生存和發(fā)展。在這種情況下,新型太陽(yáng)能電池的研究越來(lái)越受到人們的關(guān)注。自1991年以來(lái),染料敏化太陽(yáng)能電池因其制備工藝簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、無(wú)毒無(wú)污染等優(yōu)良性能,已經(jīng)成為當(dāng)今研究領(lǐng)域中的一個(gè)熱點(diǎn)。高度取向的ZnO納米棒陣列薄膜具有原料來(lái)源豐富、比表面積大、光電轉(zhuǎn)換效率高等優(yōu)點(diǎn),是一種理想的光電極材料,并成為當(dāng)今新能源材料與器件研究中新的熱點(diǎn)。在本實(shí)驗(yàn)中,我們利用水熱法和電化學(xué)沉積法制備了高度c軸擇優(yōu)取向的ZnO薄膜。并對(duì)ZnO薄膜的晶體結(jié)構(gòu)和表面形貌進(jìn)行了分析研究。同時(shí)制備了N719染料敏化太陽(yáng)能電池、CdS量子點(diǎn)敏化太陽(yáng)能電池以及共敏化太陽(yáng)能電池,研究了它們的光電轉(zhuǎn)換性能。研究?jī)?nèi)容及結(jié)論如下：(1)利用水熱法和電化學(xué)沉積法制備ZnO納米棒陣列薄膜,研究了不同工藝參數(shù)對(duì)ZnO薄膜生長(zhǎng)的影響。結(jié)果表明,我們通過(guò)兩種方法都能得到分布均勻、結(jié)晶良好、形狀規(guī)則、端頭呈六邊形的ZnO納米棒陣列薄膜。但是水熱法制備的ZnO納米棒陣列長(zhǎng)徑比更大、均勻性更好、沿c軸的取向生長(zhǎng)更為明顯。(2)采用連續(xù)離子層吸附與反應(yīng)法制備了CdS量子點(diǎn)敏化的ZnO納米棒陣列薄膜電極,通過(guò)X射線衍射儀、掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡、紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)等來(lái)研究了ZnO/CdS雙層膜復(fù)合電極的表面形貌、晶體結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)；使用太陽(yáng)能電池測(cè)試系統(tǒng)研究了ZnO形貌、不同CdS沉積次數(shù)以及不同共敏化時(shí)間對(duì)染料敏化太陽(yáng)能電池的光電性能影響。結(jié)果顯示,CdS量子點(diǎn)為立方相結(jié)構(gòu),且完全覆蓋在納米ZnO納米棒陣列的表面。此外,隨著CdS沉積次數(shù)的增加,納米ZnO薄膜電極的光譜響應(yīng)范圍從紫外區(qū)擴(kuò)展到了可見(jiàn)光區(qū),組裝的染料敏化太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率也隨之增大,當(dāng)CdS沉積次數(shù)為9次或者10次時(shí),太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到最大。這主要是因?yàn)镃dS量子點(diǎn)的引入提高了納米ZnO電極的光譜響應(yīng),減少了電子與空穴復(fù)合的幾率,加速了電子的轉(zhuǎn)移和傳輸,改善了太陽(yáng)能電池的性能。另外當(dāng)CdS量子點(diǎn)與N719染料的共敏化時(shí)間為18h時(shí),染料敏化太陽(yáng)能電池能獲取更高的光電轉(zhuǎn)換效率和子效率。(3)采用一種簡(jiǎn)單的水熱法制備ZnO納米棒粉末,然后用傳統(tǒng)的粉末涂敷法制備ZnO薄膜,并以此組裝了不同類(lèi)型的染料敏化太陽(yáng)能電池進(jìn)行測(cè)試。并討論ZnO薄膜的形貌對(duì)太陽(yáng)能電池光電性能的影響。結(jié)果表明,使用水熱法生長(zhǎng)的ZnO納米棒陣列薄膜組裝成為染料敏化太陽(yáng)能電池具有最好的光伏性能。
【學(xué)位授予單位】：安徽大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TQ132.41;TM914.4

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3 李t

本文編號(hào)：2777457