鋁襯底ZnO納米薄膜電極的制備及其光電轉(zhuǎn)換性能研究.pdf

1、鋁箔具有柔性好、耐高溫、電阻小、穩(wěn)定性好、成本低、生產(chǎn)技術(shù)成熟等優(yōu)點(diǎn),是比較理想的太陽電池導(dǎo)電襯底材料,發(fā)展前景廣闊。但目前對鋁箔作為太陽電池襯底材料的研究還比較少。本文制備了鋁片、腐蝕鋁片、Al/AAO三種襯底材料、N3染料敏化劑和ZnO半導(dǎo)體薄膜,并對其物理化學(xué)性能和用作染料敏化太陽電池材料的光電轉(zhuǎn)化性能等進(jìn)行了研究。
　　采用化學(xué)除油法制備了鋁片襯底。采用NaOH溶液腐蝕法制備了腐蝕鋁片襯底,光學(xué)顯微鏡觀察表明,腐蝕溫度升高

2、、NaOH濃度增大、腐蝕時(shí)間延長,鋁片表面腐蝕程度趨于嚴(yán)重。其中,NaOH濃度對鋁片腐蝕程度的影響相對較小,溫度對鋁片腐蝕程度的影響相對較大。摩擦實(shí)驗(yàn)表明,過腐蝕鋁片表面的ZnO沉積層容易脫落,30℃下用10％NaOH溶液腐蝕3min獲得的鋁片表面對ZnO的附著力較強(qiáng)。采用0.3mol/L草酸溶液通過二次陽極氧化法制備了Al/AAO襯底材料。其中,一次陽極氧化可以在鋁片表面得到大小、分布不規(guī)則的大孔,延長氧化時(shí)間有利于小孔的自組織;用6

3、wt%的磷酸溶液處理,可以脫除表面無序膜,并且提高了鋁片表面的平整度。在一次陽極氧化的基礎(chǔ)進(jìn)行二次陽極氧化,可以顯著提高小孔的有序性;再次用6wt%的磷酸溶液進(jìn)行處理,可以得到孔徑約為50nm,大小均一、分布均勻的納米孔陣列。
　　以釕粉、4,4'-二羧基-2,2'-聯(lián)吡啶和KSCN等為原料,合成了順式-二硫氰酸基-雙-(N,N'-2,2'-聯(lián)吡啶-4,4'-二甲酸)釕配合物染料N3。紫外吸收光譜分析表明,π-π*鍵的吸收峰在31

4、5nm,金屬到配體的電荷轉(zhuǎn)移躍遷在538nm和398nm;紅外吸收光譜測試表明,與4,4'-二羧基-2,2'-聯(lián)吡啶的紅外吸收譜相比,實(shí)驗(yàn)合成的N3敏化劑紅外吸收譜發(fā)生了紅移,其2500cm-1～3500cm-1間的吸收強(qiáng)度增大。以LiOH·H2O、Zn(CH3COO)2·2H2O、無水乙醇為原料制備了ZnO膠體。透射電子顯微鏡測試表明,ZnO納米膠粒大小為5nm左右,基本呈單分散狀態(tài),無明顯團(tuán)聚。采用提拉法在鋁片和Al/AAO襯底上沉

5、積ZnO薄膜,掃描電子顯微鏡觀察表明,ZnO薄膜均由尺寸為1μm以上的片狀結(jié)構(gòu)組成;XRD測試表明,ZnO為六邊纖鋅礦結(jié)構(gòu)。
　　比較了鋁片、腐蝕鋁片、Al/AAO作為N3染料敏化ZnO光陽極襯底材料的光電轉(zhuǎn)換性能。結(jié)果表明,三者的光電轉(zhuǎn)換效率依次為1.28%、0.44%、0.34%。電化學(xué)阻抗研究表明,三者的半導(dǎo)體輸運(yùn)和界面躍遷電阻依次為2500Ω、10000Ω、25000Ω,從而表明有效提高鋁箔表面的氧化鋁電子輸運(yùn)能力是其用作