基于气体蒸发制备的多孔氧化物薄膜及其在太阳能电池中的应用

摘要

由于商用硅基太阳能电池的高成本，越来越多的科研机构投入到新型太阳能电池的研究中。敏化太阳能电池具有低廉的成本，并且其能量转换效率能达到10％，是一种具有发展潜力的太阳能电池。但是敏化太阳能的制备还存在一系列的问题，例如高性能的多孔氧化物薄膜光阳极的制备，所以有必要进行多孔氧化物薄膜光阳极的新型制备方法研究。
　　 本论文利用一种物理气相沉积法来制备多孔氧化物薄膜。我们采用此种方法成功地制备了多孔氧化锌薄膜，并详细地说明此种制备方法的操作流程，以及此种方法设计思路和成膜原理。通过对制备多孔ZnO薄膜的特征进行分析，可以看出此种方法制备的薄膜具有高结晶性、均匀性好、纯净性好、并且工艺可精确控制。这种多孔氧化物薄膜制备过程简单，适合大规模产业化生产。
　　 为了制备量子点敏化太阳能电池，本论文通过胶体合成的方法制备出不同表面修饰的CdSe量子点。我们通过取代量子点表面修饰物的方式，使得CdSe的表面从亲油性转化为亲水性。对这些CdSe量子点进行了荧光和光吸收的测试，可以发现QD CdSe-OA具有较好的光学性能，因此我们采用表层修饰物为油酸的CdSeQDs做为敏化太阳能电池的敏化剂。
　　 在制备过程中，通过巯基乙酸作为连接物，使得CdSe-OA量子点与多孔氧化锌薄膜中颗粒表面进行很好地连接。通过吸附前后氧化锌薄膜的吸收率和表面颜色变化可以明显看出，此种薄膜能够很好的吸附油酸表面修饰的CdSe量子点。最后加入电解液和铂电极，组装出量子点敏化太阳能电池。
　　 通过对此种方法制备的量子点敏化太阳能的测试可以发现，其光电转换效率为0.81％，其结果和目前其他方法制备的多孔氧化锌薄膜太阳能电池的效率处于同一个级别。因而我们有理由相信运用此种物理气相沉积法能够制备多孔氧化物薄膜，并且能够很好地应用于敏化太阳能电池中，从而为敏化太阳能电池中多孔氧化物薄膜的制备提供新的制备思路和方法。