超聲化學(xué)原位合成CdS量子點(diǎn)敏化太陽(yáng)電池的研究.pdf

1、在量子點(diǎn)敏化太陽(yáng)電池中，量子點(diǎn)的生長(zhǎng)得到人們很大關(guān)注。連續(xù)離子層吸附反應(yīng)是量子點(diǎn)最主要的原位沉積方式，但是采用這種方法生長(zhǎng) CdS量子點(diǎn)時(shí)由于使用的兩種前驅(qū)體溶液都為強(qiáng)電離溶劑，量子點(diǎn)生成較快，容易在 ZnO納米柱頂部聚集，且時(shí)間較長(zhǎng)過(guò)程繁瑣。本文探索了一種在 ZnO納米柱陣列上原位合成CdS量子點(diǎn)的超聲化學(xué)方法，制備出CdS/ZnO納米柱陣列光陽(yáng)極結(jié)構(gòu)，并研究了超聲時(shí)間和光陽(yáng)極退火工藝對(duì) CdS/ZnO太陽(yáng)電池性能的影響。主要研究?jī)?nèi)容

2、如下：
　　(1)采用溶膠凝膠法在FTO上制備ZnO晶種層，水熱法制備ZnO納米柱陣列，超聲化學(xué)法在ZnO納米柱陣列上原位合成CdS量子點(diǎn)，并對(duì)CdS/ZnO核殼結(jié)構(gòu)進(jìn)行了微觀表征。結(jié)果表明，ZnO納米柱陣列均勻整齊且沿著c軸擇優(yōu)生長(zhǎng)，晶型為六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)。采用超聲化學(xué)法原位合成了CdS量子點(diǎn)，且量子點(diǎn)均勻地附著在ZnO納米柱表面，晶型為立方結(jié)構(gòu)。
　　(2)研究了晶種層退火溫度及超聲時(shí)間對(duì)CdS/ZnO太陽(yáng)電池性能的影響，

3、得到了合適的參數(shù)。結(jié)果表明，短路電流密度隨晶種層退火溫度的升高而增大，然而電池的光電化學(xué)穩(wěn)定性變差，歸因于納米柱密度變小，加速了光生電子與電解液之間的復(fù)合反應(yīng)。隨著超聲時(shí)間的增加，CdS量子點(diǎn)而逐漸增多，但在納米柱頂部未出現(xiàn)聚集的現(xiàn)象。同時(shí)，光陽(yáng)極對(duì)可見(jiàn)光的吸收逐漸增強(qiáng)。光電轉(zhuǎn)化效率呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)。在超聲時(shí)間為10分鐘時(shí)，太陽(yáng)電池的光伏性能最好，這歸因于超聲時(shí)間較短時(shí)，光捕獲效率增大，光電轉(zhuǎn)化效率升高。當(dāng)超過(guò)10分鐘后，隨著超聲

4、時(shí)間的增加，CdS量子點(diǎn)層變厚，使得電子-空穴復(fù)合幾率增大，光電轉(zhuǎn)化效率下降。
　　(3)采用ZnS鈍化ZnO納米柱表面及退火處理兩種手段對(duì)CdS/ZnO太陽(yáng)電池的性能進(jìn)行改進(jìn)。探究結(jié)果表明，ZnS包覆ZnO納米柱之后，電池填充因子和光電轉(zhuǎn)化效率提高，這可以歸因于ZnS鈍化ZnO表面缺陷，抑制光生電子逆向反應(yīng)與空穴的復(fù)合過(guò)程。隨著退火溫度的升高，光電轉(zhuǎn)化效率先上升后下降，在一定溫度達(dá)到最大效率。對(duì)退火處理提升電池性能的原因分析得出