電化學(xué)沉積氧化亞銅半導(dǎo)體薄膜及其光伏應(yīng)用.pdf

1、傳統(tǒng)化石能源的過(guò)度開(kāi)發(fā)和使用所帶來(lái)的能源枯竭和環(huán)境污染是人類(lèi)社會(huì)所面臨的兩大難題。開(kāi)發(fā)利用清潔、可再生能源是必然趨勢(shì)，太陽(yáng)能發(fā)電(光伏)正是一種理想的清潔無(wú)污染的可再生能源形式。氧化亞銅(Cu2O)是一種禁帶寬度為2.0 eV的p型直接禁帶半導(dǎo)體，且無(wú)毒環(huán)保，理論效率約為20％，成本便宜，具有良好的光伏應(yīng)用前景。與其他制備方法相比，電化學(xué)沉積具有低溫、低成本，大規(guī)模生產(chǎn)前景，能在復(fù)雜形貌的襯底上沉積薄膜，和便于控制目標(biāo)沉積薄膜的形貌、組

2、成、以及摻雜等特點(diǎn)。本論文選擇堿性乳酸銅溶液體系，在n型TiO2納米棒陣列薄膜上電化學(xué)沉積了p型Cu2O薄膜，制備了FTO/TiO2/Cu2O/Au異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)電池。應(yīng)用掃描電子顯微鏡、X－射線衍射分析法、透射電鏡、紫外－可見(jiàn)吸收光譜、電流密度－電壓測(cè)試等手段對(duì)所制備的Cu2O/TiO2納米棒徑向異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)電池的形貌特征、晶相結(jié)構(gòu)和光伏效應(yīng)等性能進(jìn)行分析研究。主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　 (1)利用水熱法在FTO襯底上制備了TiO2納

3、米棒陣列，單根納米棒為四方金紅石相單晶，禁帶寬度約為3.0 eV，納米棒陣列的長(zhǎng)度可通過(guò)水熱反應(yīng)的時(shí)間來(lái)控制。
　　 (2)使用電化學(xué)沉積的方法在TiO2陣列上成功的制備了Cu2O薄膜，形成良好的p-n結(jié)接觸，并研究了電解液濃度、沉積電位、pH值和沉積時(shí)間對(duì)Cu2O薄膜的質(zhì)量、形貌和厚度等的影響。電沉積過(guò)程中Cu2O薄膜是以島狀生長(zhǎng)方式進(jìn)行沉積的，且Cu2O薄膜形貌與襯底無(wú)關(guān)，測(cè)得的光學(xué)禁帶寬度約為2.0 eV。