量子點敏化太陽能電池Cu2S對電極研究和光陽極優(yōu)化.pdf

1、能源和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展是現(xiàn)代科學(xué)和技術(shù)的普遍主題，太陽能是最豐富的來自自然界的禮物。幾個世紀(jì)以來人們努力地推進(jìn)太陽能高效率和低成本的利用。染料敏化太陽能電池(DSSCs)曾經(jīng)被認(rèn)為是物理光伏器件的替代產(chǎn)品，后來，窄帶隙量子點由于由于其成本低、易制備、可調(diào)吸收光譜從可見到近紅外區(qū)而被用作敏化劑。量子點敏化太陽能電池Q(DSSCs)的理論光電轉(zhuǎn)換效率高達(dá)66％和其他諸多優(yōu)點，到得廣泛關(guān)注。由其結(jié)構(gòu)和原理可知，其光電轉(zhuǎn)換效率最終由各個部分的相

2、互作用共同決定，量子點作為其核心，量子點的性質(zhì)直接決定了電池性能的好壞;對電極作為電子回路中不可或缺的部分，其對氧化還原電對的催化作用對能否真正體現(xiàn)電池光陽極性能有重要影響。本論文先從對電極著手，研究了最常見的Cu/Cu2S電極過程，再對CdS/PbS/TiO2光陽極量子點進(jìn)行了優(yōu)化，主要結(jié)果如下:
　　首先，通過電化學(xué)合成Cu/Cu2S電極，研究了Cu2S在Cu電極表面的生長過程，S2-/Sn2-在Cu和Cu2S表面的氧化還原過

3、程，在Na2S溶液中極化時，首先需要一個活化過程，Cu2S膜生長和相轉(zhuǎn)變過程自發(fā)進(jìn)行。并通過Tafel曲線測定了全固態(tài)電化學(xué)池的電荷遷移率，其電流密度高達(dá)2.27 A/cm2，從電流密度方面講，Cu2S是一種優(yōu)良的對電極材料。Cu/Cu2S作為固態(tài)電解質(zhì)和對電極的全固態(tài)Mn-CdS量子點敏化太陽能電池有光電響應(yīng)。通過測試全固態(tài)Cu/Cu2S/Cu電化學(xué)電解池的I-V特性，發(fā)現(xiàn)其穩(wěn)定良好的記憶存儲性能。
　　其次，確定Cu2S對電極

4、上反應(yīng)不是電池回路中電子決速步后，(預(yù)測)對光陽極部分進(jìn)行了優(yōu)化研究。通過對光陽極TiO2膜厚度、量子點沉積SILAR循環(huán)次數(shù)和PbS量子點中Cd摻雜濃度等方面進(jìn)行Cd-PbS/CdS共敏化QDSSCs的光陽極優(yōu)化:[Pb2+]=0.01M，摻雜前后均為SILAR周期數(shù)為5時電池性能最好;摻雜后，電池的性能指標(biāo)明顯提升，當(dāng)光陽極膜結(jié)構(gòu)為三層透明層和一層散射層的(3+1)結(jié)構(gòu)、[Cd2+]=0.30 M時，太陽能電池性能最好。最佳條件下電