電化學原子層沉積制備TiO2基敏化太陽能電池研究.pdf

1、敏化太陽能電池由于結構簡單、光電轉換效率高、生產成本低而受到各國研究人員的廣泛關注。目前，敏化太陽能電池中薄膜的制備方法有很多種，但是綜合考慮薄膜的質量、操作的可行性及成本等因素，各種方法都存在一定的不足。電化學原子層沉積是一種基于欠電位沉積的薄膜生長方法，通過元素的交替沉積形成化合物。沉積過程易于控制，可在室溫下沉積，設備簡單。本論文將電化學原子層沉積技術應用于 TiO2基染料敏化太陽能電池的對電極和量子點敏化太陽能電池的量子點的制備

2、過程中，分別在FTO和TiO2上沉積了CoSe薄膜和AgBiS2量子點，并對其進行了詳細的測試及分析。
　　采用循環(huán)伏安法對Se和Co在FTO襯底上的欠電位沉積特性進行了分析，Se在一個較大的電位范圍內出現了欠電位沉積峰，Co的欠電位特征較其塊體沉積峰不明顯。將Se的沉積電位在其欠電位沉積峰的范圍內調節(jié)，保持Co的沉積電位不變，通過電化學原子層沉積可獲得不同形貌和原子比例的沉積物。X射線衍射和光電子能譜表明，沉積物為非晶態(tài)的CoS

3、e，不同的沉積條件下，Co和Se的化學計量比不同。通過對Pt和不同組成的鈷硒化合物進行循環(huán)伏安掃描和塔菲爾極化測試，研究了化合物對碘電解質的催化能力和穩(wěn)定性，結果表明，鈷硒化合物對碘電解質的催化性能均高于Pt，在電解質中的穩(wěn)定性也優(yōu)于Pt，其中，當Co和Se的比例為1.2:1時，薄膜的催化活性和穩(wěn)定性最高。在染料敏化太陽能電池中，當Co和Se的原子比為1.2時，對應的電池的光電轉換性能也最佳，得到了18.56 mA/c m2的短路電流和

4、9.28％的光電轉換效率。
　　通過循環(huán)伏安測試分別得到了S、Ag和Bi在TiO2納米棒陣列上的電化學行為曲線，S的欠電位沉積峰較微弱，Ag和 Bi則均表現了明顯的欠電位還原峰。優(yōu)化各個元素前驅體溶液的組分及沉積電位和沉積時間，通過電化學原子層沉積在TiO2納米棒上成功得到了立方相的AgBiS2量子點，量子點在襯底上尺寸大小均勻，覆蓋度好，在納米棒的頂端和側面分布均勻，不存在明顯的團聚堆積現象。沉積量子點之后光陽極對光的吸收擴展至