ZnO-ZnSe II型同軸納米線制備與光伏應用.pdf

1、廈門大學學位論文原創(chuàng)性聲明本人呈交的學位論文是本人在導師指導下，獨立完成的研究成果。本人在論文寫作中參考其他個人或集體己經發(fā)表的研究成果，均在文中以適當方式明確標明，并符合法律規(guī)范和《廈門大學研究生學術活動規(guī)范(試行)》。另外，該學位論文為(履4灸秀數(shù)搬)課題(組)的研究成果，獲得(屣僬鳥技投)課題(組)經費或實驗室的資助，在(廒俊秀蘇披)實驗室完成。(請在以上括號內填寫課題或課題組負責人或實驗室名稱，未有此項聲明內容的，可以不作特別聲

2、明。)聲明人(簽名)：哲易嚴力f弓年石月弓日摘要近年來，能源危機和環(huán)境污染等問題逐漸加深，太陽能作為一種取之不盡、用之不竭、無污染、不受地域限制的清潔能源，太陽能電池的發(fā)展引起了人們的極大關注。然而，受限于太陽能電池的生產成本較高、效率較低，未能實現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化應用。對于提高太陽能電池光吸收和利用效率而言，采用納米材料特別是納米線是一種較為有效的方法，其不僅具有比表面積大、晶體質量好等優(yōu)點，而且陣列結構還可以減少光反射、增加光耦合。目前

3、，ZnO基半導體納米材料由于原料豐富、生長技術相對成熟而受到廣泛關注。最近研究表明，利用ZnO和ZnSe等材料形成的II型異質結構可實現(xiàn)電子空穴對的有效分離，在光伏器件中具有重要的應用前景。然而，ZnO和ZnSe均為寬帶隙半導體材料，不利于太陽光有效吸收。為此，如何調控納米結構材料，降低材料有效帶隙成為目前的研究熱點。為此，本文優(yōu)化了垂直排列ZnO納米線陣列的制備參數(shù)及工藝，并詳細研究了應力及相結構與材料有效帶隙間的內在聯(lián)系，提出利用應

4、變調控異質界面量子能級間的躍遷方式，以將材料的有效帶隙拓展至紅外波段的方法，取得了以下幾方面成果：(1)采用化學氣相沉積法，通過生長溫度、氧流量及Zn蒸汽壓等參數(shù)優(yōu)化，制備出垂直ZnO納米線陣列。SEM、XRD表征結果顯示，制備的ZnO納米線為六方纖鋅礦結構，沿(001)方向生長，取向一致性好。紫外可見透射光譜和光致發(fā)光譜研究結果表明，ZnO納米線具有較好的晶體質量。(2)進一步制備了不同殼層厚度的II型ZnO／ZnSe同軸納米線陣列。

5、SEM、XRD、TEM等研究結果顯示，同軸納米線ZnO芯層表面會優(yōu)先共格生長一層纖鋅礦結構ZnSe材料，且通過控制內芯層的直徑和外殼層厚度，可調控其晶格常數(shù)。當芯層較粗、殼層較薄時，共格生長層晶格常數(shù)與ZnO接近；當芯層較細、殼層較厚時，共格生長層晶格常數(shù)與ZnSe接近。紫外可見透射光譜結果顯示，隨著殼層厚度的增加，共格生長層晶格常數(shù)變大，同軸納米線的有效帶隙變小，在紅外波段的吸收范圍增寬，強度增強，更適合于太陽能電池的應用。(3)利用