【摘要】：隨著社會科學技術的快速發(fā)展,能源危機已經(jīng)變成了人類面臨的共同問題,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)嚴重威脅到人類的生存和發(fā)展。在這種情況下,新型太陽能電池的研究越來越受到人們的關注。自1991年以來,染料敏化太陽能電池因其制備工藝簡單、價格低廉、無毒無污染等優(yōu)良性能,已經(jīng)成為當今研究領域中的一個熱點。高度取向的ZnO納米棒陣列薄膜具有原料來源豐富、比表面積大、光電轉換效率高等優(yōu)點,是一種理想的光電極材料,并成為當今新能源材料與器件研究中新的熱點。在本實驗中,我們利用水熱法和電化學沉積法制備了高度c軸擇優(yōu)取向的ZnO薄膜。并對ZnO薄膜的晶體結構和表面形貌進行了分析研究。同時制備了N719染料敏化太陽能電池、CdS量子點敏化太陽能電池以及共敏化太陽能電池,研究了它們的光電轉換性能。研究內(nèi)容及結論如下：(1)利用水熱法和電化學沉積法制備ZnO納米棒陣列薄膜,研究了不同工藝參數(shù)對ZnO薄膜生長的影響。結果表明,我們通過兩種方法都能得到分布均勻、結晶良好、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納米棒陣列長徑比更大、均勻性更好、沿c軸的取向生長更為明顯。(2)采用連續(xù)離子層吸附與反應法制備了CdS量子點敏化的ZnO納米棒陣列薄膜電極,通過X射線衍射儀、掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡、紫外可見分光光度計等來研究了ZnO/CdS雙層膜復合電極的表面形貌、晶體結構和光學性質(zhì)；使用太陽能電池測試系統(tǒng)研究了ZnO形貌、不同CdS沉積次數(shù)以及不同共敏化時間對染料敏化太陽能電池的光電性能影響。結果顯示,CdS量子點為立方相結構,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范圍從紫外區(qū)擴展到了可見光區(qū),組裝的染料敏化太陽能電池的光電轉換效率也隨之增大,當CdS沉積次數(shù)為9次或者10次時,太陽能電池的光電轉換效率達到最大。這主要是因為CdS量子點的引入提高了納米ZnO電極的光譜響應,減少了電子與空穴復合的幾率,加速了電子的轉移和傳輸,改善了太陽能電池的性能。另外當CdS量子點與N719染料的共敏化時間為18h時,染料敏化太陽能電池能獲取更高的光電轉換效率和子效率。(3)采用一種簡單的水熱法制備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型的染料敏化太陽能電池進行測試。并討論ZnO薄膜的形貌對太陽能電池光電性能的影響。結果表明,使用水熱法生長的ZnO納米棒陣列薄膜組裝成為染料敏化太陽能電池具有最好的光伏性能。
【學位授予單位】：安徽大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TQ132.41;TM914.4

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本文編號：2777457