水相合成ZnxCd1-xSe合金量子點及其在太陽能電池中的應(yīng)用.pdf

1、量子點由于具有量子限域效應(yīng)，多激子效應(yīng)和高消光系數(shù)等優(yōu)點，已成功地應(yīng)用于第三代太陽能電池—量子點敏化太陽能電池(QDSSCs)上。此外，量子點代替染料分子，作為一種新型的敏化劑材料，成為了太陽能電池研究的熱點。
　　本文采用巰基水相法合成了帶隙可調(diào)的ZnxCd1-xSe量子點，分別采用X射線粉末衍射儀(XRD)、能譜分析儀(EDS)、透射電鏡(TEM)、紫外可見分光光度計及熒光分光光度計等儀器對樣品的形貌結(jié)構(gòu)，組成，吸收及發(fā)射光譜

2、進行了一系列的表征。其次，將其分別敏化在陽極氧化法制備的TiO2納米管和水熱法制備的ZnO納米棒上，并通過電子掃描電鏡(SEM)、紫外吸收光譜(UV-Vis)、XRD、EDS、電化學工作站等方法對制備的光陽極材料進行測試。主要研究內(nèi)容及結(jié)論為:
　　(1)以SeO2為硒源，一步水相法合成了帶隙可調(diào)的ZnxCd1-xSe量子點。研究發(fā)現(xiàn)，所得的3-巰基丙酸(3-MPA)包裹的ZnxCd1-xSe量子點顆粒為近球形，尺寸大約為3.5n

3、m，屬于閃鋅礦立方晶型，紫外吸收峰位置在可見光范圍內(nèi)，吸收范圍寬，且?guī)犊烧{(diào)，具有極佳的熒光性能及可見光吸收性能，故后續(xù)選擇ZnxCd1-xSe作為光敏劑。
　　(2)采用陽極氧化法制各出了高度有序的TiO2納米管陣列。然后利用直接吸附法(DA)、化學浴沉積法(CBD)和連續(xù)離子層沉積法(SILAR)分別制備出了ZnxCd1-xSe/TiO2光陽極材料。研究發(fā)現(xiàn)，采用連續(xù)離子層沉積法制備的ZnxCd1-xSe/TiO2太陽能電池，

4、在敏化層數(shù)為6層時，光電轉(zhuǎn)化效率最大達到1.3％，是未敏化TiO2納米管的8.13倍。對三種方法進行對比研究發(fā)現(xiàn)，采用連續(xù)離子層沉積法制各的光陽極材料的光譜響應(yīng)范圍更廣，其光電轉(zhuǎn)化效率(1.3％)分別是化學浴沉積法(1.17％)的1.11倍，是直接吸附法(0.342％)的3.8倍，同時也說明采用原位沉積法時，量子點易與TiO2納米管形成異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，提高了光電流密度。
　　(3)采用水熱法制備出了形貌規(guī)則的ZnO納米棒。采用三種敏化

5、方法分別在ZnO納米棒上沉積ZnxCd1-xSe量子點，并采用連續(xù)離子層法制備了MnxCdySe/ZnO光陽極材料。研究發(fā)現(xiàn)，采用連續(xù)離子層沉積法，當沉積次數(shù)為4次時，ZnO太陽能電池獲得最大的光電轉(zhuǎn)化效率為2.69％。三種方法比較可知，采用連續(xù)離子層法制備的光陽極材料的光電轉(zhuǎn)化效率是化學浴沉積法(2.67％)的1.007倍，是直接吸附法(0.347％)的7.75倍，這可能是由于直接吸附法屬于非原位沉積法，不易形成異質(zhì)結(jié)引起的。同時，利