CdS/CdSe敏化ZnO分级球太阳能电池的制备及光电性能研究

摘要

能源问题随着传统化石能源的消耗，而备受关注。研究人员在寻找替代传统化石能源的新能源时，发现如风能、核能、氢能、潮汐能、太阳能等绿色能源已经成为人们解决能源危机的关键。在这些能源当中太阳能备受青睐，主要是作为安全的清洁能源，具有用之不尽取之不竭的特性。
　　量子点敏化太阳能电池（QDSSCs）其因低成本、相对较高的理论效率、简单的制造工艺等优点吸引了全世界范围内科学家们广泛的研究兴趣。在QDSSCs研究中主要包括阳极膜、量子点敏化剂、电解质和对电极等部分，其中主要考虑到半导体/量子点/电解质界面处电荷复合的几率高和对电极表面具有较高的电子转移电阻。因此本文进行了一系列研究工作。
　　本文的具体研究工作如下：
　　1)光阳极的制备及优化，通过回流法制备具有不同大小颗粒的ZnO分级球（ZnO HS），制成ZnO HS光阳极并应用于CdS敏化QDSSCs中。实验将ZnO HS光阳极于ZnAc2甲醇溶液中进行优化处理，处理后ZnO HS光阳极经CdS敏化获得光电效率达2.49％；
　　2)通过CBD法和Spin-SILAR法沉积CdSe量子点于ZnO HS/CdS光阳极上。沉积CdSe之后光阳极的吸光范围明显拓宽，而且促进激发电子有效注入，提高了电池的性能。使用CBD法沉积CdSe量子点之后ZnO HS/CdS(16)/CdSe(2)光阳极获得效率达到4.13%。实验中还考虑到CBD方法制备CdSe量子点沉积过程中易富集于阳极表面，所以我们改进实验方案采用Spin-SILAR法沉积CdSe量子点制备成ZnO HS/CdS(16)/CdSe(12)光阳极，短路电流和填充因子分别提高到15.5mA/cm2和0.551，其效率可达5.36%；
　　3)实验中分别采用回流法和旋涂法制备CuS对电极，并将不同方法制备CuS对电极，与多硫电解质和ZnO HS/CdS(16)/CdSe(12)光阳极组装成QDSSCs进行光电性能测试。回流法制备的CuS对电极在掺杂3% MWCNT之后效率达到4.23%，为进一步降低对电极表面的电子转移电阻，实验中使用另一种方法，旋涂法制备的电极效率高达5.6%，表明旋涂法制备的CuS为对电极加快了多硫电解质中的硫化物电对在CuS与电解质界面的氧化还原反应且表现出较高的催化活性，使得电池的转换效率提高。

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第1章 绪论

1.1 研究背景

1.2 QDSSCs的基本结构，原理及性能参数

1.3 QDSSCs的研究现状

1.4 QDSSCs所面临的困难与挑战

1.5 本论文的选题依据及主要研究内容

第2章 实验原料，设备及测试表征

2.1 实验原料与设备

2.2 实验测试表征

第3章CdS敏化ZnO HS光阳极的制备与优化

3.1引言

3.2实验部分

3.3结果与讨论

3.3总结

第4章CdS/CdSe共敏化ZnO HS光阳极的制备与应用

4.1采用CBD法制备CdSe沉积ZnO HS/CdS光阳极

4.2采用Spin-SILAR法制备CdSe沉积ZnO HS/CdS光阳极

第5章 CuS对电极在QDSSCs上的应用

5.1 采用回流法制备CuS对电极

5.2 采用旋涂法制备CuS/FTO对电极

第6章 总结

参考文献

致谢

个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果