Cu2O-ZnO三維結(jié)構(gòu)太陽能電池的組裝與性能.pdf

1、能源與環(huán)境問題日益嚴(yán)峻，太陽能電池面臨提高轉(zhuǎn)化效率和降低成本兩大難題。尋找廉價(jià)、環(huán)境穩(wěn)定性高、具有良好光伏效應(yīng)的新型太陽能電池材料成為開發(fā)低成本太陽能電池的有效途徑。氧化亞銅(Cu2O)作為一種古老的半導(dǎo)體材料，重新受到人們的重視，它是一種p型直接帶隙半導(dǎo)體材料，禁帶寬度為2.0-2.2eV，無毒、制備成本低，吸收系數(shù)102-106cm-1，理論效率20％。在電極材料，催化領(lǐng)域，電子器件和氣敏元件等方面具有重要的應(yīng)用。本論文通過電化學(xué)沉

2、積方法制備Cu2O薄膜及組裝Cu2O/ZnO三維異質(zhì)結(jié)，分析各沉積參數(shù)對(duì)薄膜及異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)及性能的影響，找出制約Cu2O/ZnO三維異質(zhì)結(jié)電池性能的主要原因。
　　 本論文采用電化學(xué)沉積法在溶液pH為9.0、11.5、12.0條件下分別制備出了(100)、(110)、(111)擇優(yōu)取向的Cu2O致密膜，研究了pH、溫度、電壓對(duì)薄膜結(jié)構(gòu)及性能的影響。采用XRD、SEM和Uv-Vis表征了薄膜的相組成、表面形貌，以及透過率和禁帶寬度，

3、通過測試電容.電壓，表征了Cu2O薄膜的平帶電位和載流子濃度等半導(dǎo)體性能。由于Cu2O各晶面的原子排列不同且CH3(OH)COO-根在不同pH下對(duì)各晶面的穩(wěn)定作用不同，Cu2O薄膜的晶粒取向隨溶液pH的增加向著Cu原子多的晶面生長;Cu2O薄膜的生長屬于熱活化過程，溫度升高有利于晶粒長大;當(dāng)沉積溫度為60℃，pH為11.50時(shí)，薄膜具有較高的吸光度，載流子濃度高達(dá)7.7x1018cm-3。
　　 在pH=11.50的沉積溶液中組

4、裝了ZnO納米棒高度為4μm的Cu2O/ZnO三維異質(zhì)結(jié)，研究了沉積溫度及電壓對(duì)異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)及性能的影響。低溫高電位下沉積的種子層可以避免ZnO納米棒的腐蝕，保證高溫低沉積電壓下Cu2O從下而上致密化填充ZnO納米棒陣列。高的沉積電位堵塞ZnO納米棒陣列頂部開口無法致密化填充。致密化填充的Cu2O/2nO三維異質(zhì)結(jié)具有較好的電接觸和較大的正向電流密度，但由于增大了異質(zhì)結(jié)的界面面積和晶界，產(chǎn)生大量的界面態(tài)，導(dǎo)致電池效率僅為0.08％。未來可