cds納米晶敏化zno陣列制備附其性能研究

1、CdS納米晶敏化ZnO陣列的制備及其性能研究摘要摘要：無(wú)機(jī)納米半導(dǎo)體材料制備方法簡(jiǎn)單廉價(jià)且由于其特殊的尺寸效應(yīng)及其較大的消光系數(shù)成為一種可取代有機(jī)染料分子的光敏材料。本論文中我們分別制備了CdS敏化ZnO納米棒陣列薄膜電極并研究了復(fù)合電極的光電化學(xué)性能。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：ZnO納米棒陣列，染料敏化，ZnO致密膜，核殼結(jié)構(gòu)1.引言引言染料敏化納米晶太陽(yáng)能電池(簡(jiǎn)稱:DSSCs電池)從1991年被提出以來(lái)就一直受到人們的廣泛關(guān)注。目前DSSC電

2、池的轉(zhuǎn)換效率己經(jīng)超過(guò)了10%由于它的高轉(zhuǎn)換效率近些年引起了科學(xué)家們的極大興趣。然而DSSC也存在很多難以解決的問(wèn)題:1.染料性質(zhì)不穩(wěn)定在高溫及光照下易分解2.染料在電解液中易脫落3.染料價(jià)格昂貴難以制得?；贒SSCs的這些問(wèn)題研究人員提出了無(wú)機(jī)半導(dǎo)體敏化太陽(yáng)能電池的概念它與DSSCs太陽(yáng)能電池的工作原理相同只是采用無(wú)機(jī)半導(dǎo)體做吸光材料避免了染料不穩(wěn)定，制備復(fù)雜等缺點(diǎn)成為目前太陽(yáng)能電池的研究熱點(diǎn)。在敏化電池中采用合適的n型材料對(duì)電池的性

3、能起著至關(guān)重要的作用。一維ZnO納米棒陣列由于它良好的光電化學(xué)性質(zhì)常被用于太陽(yáng)能電池中ZnO納米棒陣列為光生電子傳遞到導(dǎo)電基底提供了一條直接的路徑且其具有較大的表面積增加太陽(yáng)光的捕獲從而提高轉(zhuǎn)換效率“制備ZnO陣列的方法有很多種如有機(jī)金屬化學(xué)氣相沉積法、熱蒸發(fā)法、電化學(xué)沉積法、溶液沉淀法以及模板生長(zhǎng)法等這些方法所需要的條件都非常嚴(yán)格甚至還需要選用催化劑來(lái)合成納米棒。相比于這些方法水熱法合成ZnO納米棒陣列所需要的試劑便宜所需的溫度較低是

4、一種很好的制備ZnO陣列的辦法。CdS是一種重要II一IV族無(wú)機(jī)半導(dǎo)體材料。納米CdS具有獨(dú)特的光電性能及顯著的量子尺寸效應(yīng)因而在生物探針、太陽(yáng)能電池、光催化及其他光電子元器件等方面有著廣泛的用途。CdS的帶隙為2.4eV在可見(jiàn)光區(qū)具有優(yōu)良的光學(xué)吸收性能因此被廣泛的應(yīng)用于薄膜太陽(yáng)能電池及敏化太陽(yáng)能電池的研究“將CdS制成薄膜的方法很多如物理氣相沉積(PVD)、金屬有機(jī)物氣相沉積(MOCVD)、封16.太陽(yáng)光模擬器:美國(guó)iel公司17.K

5、Q2200DB型臺(tái)式超聲波清洗儀:昆山超聲儀器有限公司18.78HW1型磁力攪拌器:江蘇榮華儀器制造有限公司19.KSWSD12型馬弗爐:武漢市江漢特種電爐廠20.SC1SB數(shù)控超級(jí)恒溫槽:寧波天恒儀器廠21.程序升溫爐:自行設(shè)計(jì)2.2.制備方法制備方法1.ZnO致密膜的制備:將醋酸鋅與二乙醇胺以5:6(摩爾比)溶于無(wú)水乙醇中60℃恒溫?cái)嚢?0min得到無(wú)色透明膠體。將TCO玻片洗凈后用提拉機(jī)在上述膠體中提拉(約24cmmin)室溫下晾

6、干再將其至于馬弗爐中500℃退火30min冷卻至室溫即在導(dǎo)電玻璃上得到一層致密、均勻的ZnO膜粒徑約10nm。氧化鋅顆粒膜電極也是用同樣的方法提拉多次而得到。2.ZnO陣列膜的制備:取一定量的(CH2)6N4溶于去離子水向其中加入Zn(N03)6H2O配成60mL溶液使Zn2與(CH2)6N4濃度均為0.1molL磁力攪拌下用氨水調(diào)節(jié)溶液的pH值至8.6將上述鍍有ZnO致密膜的TCO玻片至于聚四氟乙烯反應(yīng)釜內(nèi)倒入上述前驅(qū)溶液在95℃時(shí)反

7、應(yīng)4h降溫至室溫后取出玻片在ZnO致密膜上即生長(zhǎng)出一層ZnO陣列膜用去離子水沖洗掉玻片表面的白色沉淀和雜質(zhì)。3.ZnO@CdS核殼結(jié)構(gòu)納米棒陣列的制備:將10mL0.02M的CdCl22.5H2O溶液和10mL0.5moll的KOH溶液在燒杯中混合出現(xiàn)白色渾濁然后在磁力攪拌下滴入1.5M的NH4N2S使之變?yōu)槌吻迦芤簻y(cè)試pH值在8.5左右再加入10mL0.2molL的NH4N2S溶液調(diào)節(jié)混合液溫度至80℃。將TCO、ZnO納米顆粒膜、Z