Bi_2S_3量子点敏化TiO_2太阳能电池的制备和性能研究

【摘要】：太阳能电池作为一种新能源，具有清洁无污染，能量取之不尽、用之不竭的特点，成为人们研究的热点。本文阐述了量子点敏化太阳能电池的基本原理、结构、发展现状及存在的问题等.用Bi_2S_3量子点敏化TiO_2来制备太阳能电池并且对其进行了一些性能改进。 TiO_2是一种廉价、安全、应用范围广的太阳能电池用材料，但是由于其禁带宽度较大(3．2ev)，使其只能吸收太阳光中的紫外部分，导致其转化效率较低，因此要对其进行敏化，提高其转化效率，达到实用化的目的。Bi_2S_3作为一种无毒的材料，它的禁带宽度只有1.3ev，对光的吸收系数达到了105cm-1，且其能带位置决定了其可以用来敏化TiO_2电极来作为太阳能电池。 本研究共分为三个部分：一是利用化学浴的方法在TiO2多孔薄膜上原位生长Bi_2S_3量子点，通过对电极的光电化学的测试发现：随着沉积次数的增加，电极对可见光的吸收不断的增加，但是光生电子空穴对的复合也在增加，导致的光电流密度以及光电转化效率先增加后减小，由此确定了最优的工艺参数。二是探索用退火、ZnS处理光电极后，其电池性能的变化。发现无论是经过退火处理还是ZnS处理后，电池的光电流，填充因子以及光电转化效率得到了显著的增加。三是用固态的CuSCN作为电解质，与Bi_2S_3量子点敏化的TiO_2纳米棒阵列组装成太阳能电池，并且对其光电性能进行研究。 本论文从材料的合成，电池的组装，电池性能的测试以及性能分析方面做了比较全面的研究，并且对一些实验现象提出了解释。 【关键词】：量子点敏化太阳能电池 硫化铋 光电化学 退火ZnS
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-18
• 1.1 引言8
• 1.2 太阳能电池的分类8-10
• 1.3 量子点敏化太阳能电池10-15
• 1.4 Bi_2S_3材料的特点15-16
• 1.5 课题的提出及本论文所研究的内容16-18
• 2 Bi_2S_3量子点敏化的 TiO_2电极的制作18-34
• 2.1 实验方法18
• 2.2 实验原料18
• 2.3 仪器设备18-19
• 2.4 实验流程19-20
• 2.5 实验结果分析20-26
• 2.6 太阳能电池的组装26-28
• 2.7 光电化学测试分析28-33
• 2.8 本章小结33-34
• 3 对于 Bi_2S_3量子点敏化 TiO_2太阳能电池的性能改良34-41
• 3.1 退火处理研究34-36
• 3.2 ZnS 处理36-40
• 3.3 本章小结40-41
• 4 用化学浴CBD的方法在 TiO_2纳米颗粒上生长 Bi_2S_341-42
• 4.1 实验步骤41
• 4.2 电池电流-电压的测试41-42
• 5 用 CuSCN 作为固态电解质42-50
• 5.1 实验原料和设备44-45
• 5.2 实验步骤45-46
• 5.3 实验结果分析46-49
• 5.4 本章小结49-50
• 6 总结与展望50-52
• 6.1 全文总结50-51
• 6.2 展望51-52
• 致谢52-53
• 参考文献53-57
• 附录 攻读硕士学位期间完成的论文情况57

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