CdSe量子点的制备及其敏化太阳能电池性能的研究

【摘要】：量子点敏化太阳能电池是一种新兴的低成本的光电化学电池。本论文采用清洁、相对温和的方法在纳晶薄膜上组装CdSe量子点，形成敏化太阳能电池，并对其进行了一系列的优化。主要的研究工作包括以下三方面。 1.通过化学浴沉积的方法，以无机镉盐和硒的前驱体为原料，在室温下将形成的立方闪锌矿结构的CdSe量子点直接组装到纳晶薄膜上，通过控制沉积时间来控制敏化量。组装成电池后，对电池进行SEM、XRD、紫外可见吸收、光电性能等一系列的测试表征，从而选取最佳的沉积时间为5.5h。 2.使用四氯化钛溶液对制备的工作电极进行表面修饰，表面处理大大提高了电池的光电流和转换效率。本论文研究了表面处理对太阳能电池性能影响的机理。实验表明，选取处理时间为90min的量子点敏化太阳能电池，最高的光电转换效率可达到2.13%。 3.制备了新型的PbS对电极材料，通过SEM、XRD对其形成过程进行了研究。本文着重讨论了PbS对电极和Pt对电极对于CdSe量子点敏化不同薄膜电池的性能影响机理。实验表明，使用多硫电解液时，与传统Pt对电极相比，PbS对电极的使用显著提高了量子点敏化太阳能电池的转换效率。PbS对电极的制备和使用，对于量子点敏化太阳能电池的发展起了很重要的作用。 【关键词】：CdSe量子点 量子点敏化太阳能电池 表面修饰 对电极 光电转换效率
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 学位论文数据集3-4
• 摘要4-6
• ABSTRACT6-14
• 符号说明14-15
• 第一章 绪论15-31
• 1.1 量子点的研究现状和进展15-17
• 1.1.1 量子点概述15
• 1.1.2 量子点的基本特性15-17
• 1.1.3 量子点的研究进展17
• 1.2 量子点的制备方法17-20
• 1.2.1 金属有机化合物的热分解法17-19
• 1.2.2 均匀沉淀法19
• 1.2.3 溶胶-凝胶法19
• 1.2.4 连续离子层吸附反应(SILAR) 法19-20
• 1.2.5 化学浴沉积法(CBD)20
• 1.3 量子点敏化太阳能电池简介20-28
• 1.3.1 染料敏化太阳能电池的研究进展20-21
• 1.3.2 量子点敏化太阳能电池的研究进展21-22
• 1.3.3 量子点敏化太阳能电池的基本原理22-24
• 1.3.4 量子点敏化太阳能电池光电性能的评价24-26
• 1.3.5 量子点敏化太阳能电池光电性能的影响因素26-28
• 1.4 课题的选题背景和研究意义28-29
• 1.5 本论文的研究工作设想29-31
• 第二章 CdSe 量子点敏化 TiO2纳晶薄膜太阳能电池的制备31-49
• 2.1 前言31-32
• 2.2 实验部分32-36
• 2.2.1 实验试剂和仪器32-33
• 2.2.2 TiO2纳晶薄膜电极的制备33-34
• 2.2.3 化学浴沉积(CBD)CdSe 量子点34
• 2.2.4 CdSe 量子点敏化 TiO2纳晶薄膜工作电极的制备34-35
• 2.2.5 对电极的制备35
• 2.2.6 多硫电解液的配制35-36
• 2.2.7 CdSe 量子点敏化 TiO2薄膜电极的表征和电池的光电性能分析36
• 2.3 结果和讨论36-48
• 2.3.1 CdSe 量子点的形成机理36-37
• 2.3.2 CdSe/ TiO2工作电极的形貌37-39
• 2.3.3 CdSe/ TiO2工作电极的 XRD 分析39-40
• 2.3.4 TiO2膜厚和电解液对于电池光电性能的影响40-43
• 2.3.5 量子点沉积时间对于电池光电性能的影响43-46
• 2.3.6 不同量子点沉积时间的薄膜的组成 EDX 分析和光谱吸收46-48
• 2.4 本章小结48-49
• 第三章 表面修饰对于 CdSe 量子点敏化太阳能电池性能的影响49-61
• 3.1 前言49-50
• 3.2 实验部分50-52
• 3.2.1 实验试剂和仪器50
• 3.2.2 TiCl4溶液的配制50-51
• 3.2.3 CdSe/ TiO2工作电极的表面处理51
• 3.2.4 经过修饰的 CdSe 量子点敏化太阳能电池的组装及光电性能表征51-52
• 3.3 结果和讨论52-59
• 3.3.1 经过表面修饰的工作电极的形貌52-53
• 3.3.2 表面修饰对 CdSe 量子点敏化太阳能电池的光电性能影响53-54
• 3.3.3 表面修饰的改进动力学机制54-59
• 3.4 本章小结59-61
• 第四章 对电极对于 CdSe 量子点敏化太阳能电池性能的影响61-83
• 4.1 前言61-62
• 4.2 实验部分62-65
• 4.2.1 实验试剂和仪器62-63
• 4.2.2 ZnO、SnO2、TiO2薄膜电极的制备63-64
• 4.2.3 PbS 和 Pt 对电极的制备64
• 4.2.4 CdSe 量子点敏化纳晶薄膜电极的制备64
• 4.2.5 对电极和 CdSe 量子点敏化太阳能电池的表征64-65
• 4.3 结果和讨论65-82
• 4.3.1 PbS 和 Pt 对电极的表面形貌65-67
• 4.3.2 PbS 对电极的 XRD 分析67-68
• 4.3.3 不同种类光电极的表面形貌和 XRD 表征68-71
• 4.3.4 Pt 和 PbS 对电极对于 CdSe 量子点敏化不同纳晶薄膜太阳能电池的光电性能影响71-73
• 4.3.5 对电极的电化学阻抗性能73-76
• 4.3.6 不同对电极组装的 CdSe 量子点敏化纳晶薄膜电池的阻抗性能76-78
• 4.3.7 对电极对 CdSe 量子点敏化纳晶薄膜的光生电子输运和复合的影响78-80
• 4.3.8 对电极对多硫电解液氧化还原性能的影响80-82
• 4.4 本章小结82-83
• 第五章 总结和展望83-85
• 参考文献85-91
• 致谢91-93
• 研究成果及发表文章93-95
• 作者简介95-97
• 导师简介97-98
• 附件98-99

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