Ⅱ-Ⅵ族無機(jī)半導(dǎo)體量子點(diǎn)敏化太陽電池的研究.pdf

1、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

2、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

3、的氣—熱液(hot-bubbling)方法制備CdSe量子點(diǎn)，從反應(yīng)時間、Cd∶ Se濃度比和反應(yīng)溫度三個方面探討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

4、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

5、。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，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太陽電池性能的影響。對其它種類和組合的量子點(diǎn)敏化劑研究