二氧化钛纳米管阵列的生长优化和超快连续电化学生长CdS/TiO2双管结构及其敏化太阳电池应用

摘要

在纳米结构基底上沉积生长功能材料是一个重要的课题，其在新材料和设备应用中有着极高的重要性，其应用有如太阳能电池，光催化等，这样也留给我们了一个具有挑战性的课题。很多具有创新意义的沉积手段不断应用在新的材料生长研究上，这就为了能够优化整个生长过程提出了现实意义的挑战，生长条件如生长速率，沉积质量，方法的简易程度和生长过程中调控的简易程度都属于考虑的范围。于是，本文首先对 TiO2纳米管的制备和优化进行了研究，同时提出了新颖构架的敏化太阳电池-同轴双管结构敏化太阳电池，并且在同轴双管结构的制备方法上取得了突破，最终将其组装成敏化太阳电池，对其性能做出了测试。本文主要研究工作为：
　　1.优化TiO2纳米管阵列的制备
　　本文提出了加入高速搅拌和周期性变化的电压后，TiO2纳米管阵列的粗糙度完全消失，并变得光滑，这说明了在生长过程中的离子传输是一个很重要的过程。而且调整搅拌速率或加载周期性变化的电压后，TiO2纳米管阵列的生长速率明显上升。考虑到局部反应和离子传输过程，提出反应机理中含有一个重要对流过程。
　　2.提出新构架并对材料制备进行优化
　　提出了一个在开放系统中基于电场调控的新颖制备方法，统一的CdS/TiO2同轴双管结构可以在室温下以一个非常短的时间内生长出来。应用了交流电后，沉积材料中的Cd和S的配比一致。不仅如此，随着电压的上升，沉积物的晶体结构也有着明显的变化。沉积后结构材料的量子效率特征曲线有着一个很广的吸收光谱。由 CdS和TiO2纳米管阵列组装成的敏化太阳电池得到了1.43％的效率，比使用同样制备方法得到的量子点敏化太阳电池高了208%，短路电流高了135%。新的体系为在复杂纳米基底上生长复合材料提供使用低毒简单电化学方法的可能。

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第一章 绪论

1.1 染料敏化电池和量子点敏化等新结构太阳能电池的发展现状

1.2 研究背景与意义

1.3 本课题的研究内容

参考文献

第二章 CdS/TiO2双管结构敏化纳米晶太阳电池

2.1 结构与原理

2.2 基本概念

2.3 CdS/TiO2双管结构敏化太阳电池的形貌、性质测量方式

2.4 本章小结

参考文献

第三章 二氧化钛纳米管阵列的制备过程与性质描述

3.1 二氧化钛纳米管阵列制备的发展进程

3.2 二氧化钛纳米管阵列和TiO2纳米多孔膜制备

3.3 探索第三代合成方法 - 乙二醇电解液

3.4 震荡电压对阳极氧化得到TiO2纳米管阵列影响

3.5 本章小结

参考文献

第四章 超快连续电化学沉积生长CdS薄膜/TiO2双管结构及其光电应用

4.1 材料制备与检测

4.2 实验结果与讨论

4.3 本章小结

参考文献

第五章 总结

5.1 主要研究成果

5.2 未来研究建议

硕士期间发表的论文和获得的奖励

发表论文

获得的奖励