CdSe-TiO2納米片復(fù)合薄膜的制備及其光電性能研究.pdf

1、銳鈦礦型TiO2納米片陣列，不僅具有較大的比表面積，而且其活性晶面(001)面比例較高，大大增加其光敏感性和電子傳輸效率，在太陽能光電轉(zhuǎn)換領(lǐng)域具有巨大的潛力。但TiO2的禁帶寬度較大（3.2 eV），只對太陽光的紫外光區(qū)有響應(yīng)，不能直接利用可見光，導(dǎo)致TiO2在太陽能電池領(lǐng)域的應(yīng)用受到限制。本實(shí)驗(yàn)采用電化學(xué)沉積方法，將CdSe與TiO2納米片復(fù)合，以拓展TiO2對可見光的響應(yīng)光區(qū)，提高其光電性能。
　?。?）利用水熱合成法在FTO

2、導(dǎo)電玻璃基底上制備(001)晶面主導(dǎo)的TiO2納米片薄膜，考察了反應(yīng)時(shí)間、鈦源濃度、尿素含量、溶液酸度等因素對TiO2納米片形貌的影響，確定了制備TiO2納米片薄膜的最佳配比及反應(yīng)條件為：30 mL濃鹽酸、30 mL去離子水、1.5 mL鈦酸四丁酯、0.8 g尿素、0.8 g氟鈦酸銨，在180℃的溫度下反應(yīng)18 h。XRD結(jié)果表明，TiO2納米片薄膜為銳鈦礦型，且晶化程度較高；紫外可見吸收光譜證明，TiO2納米片薄膜只對紫外光有響應(yīng)，根

3、據(jù)Kubelka-Munk公式計(jì)算其禁帶寬度為3.21 eV，與銳鈦礦型TiO2的本征禁帶寬度一致。
　?。?）利用循環(huán)伏安法，以(001)晶面主導(dǎo)的銳鈦礦型TiO2納米片薄膜為基底，電化學(xué)沉積CdSe納米顆粒，制備了CdSe/TiO2納米片復(fù)合薄膜。研究了電化學(xué)沉積過程中SeO2濃度和沉積時(shí)間對CdSe薄膜形貌及其光電性能的影響，確定了最佳電沉積條件：沉積電位-0.9~-0.3 V，SeO2濃度為4 mmol·L-1，循環(huán)伏安法

4、循環(huán)4次。在此條件下制備的TiO2納米片復(fù)合薄膜的光電流密度達(dá)到3.14 mA·cm-2，光電轉(zhuǎn)化效率為2.87％。
　?。?）氬氣保護(hù)氣氛下，分別在150、250、350和450℃對最佳條件制備下的 CdSe/TiO2納米片復(fù)合薄膜進(jìn)行退火處理，研究退火溫度對CdSe/TiO2納米片復(fù)合薄膜形貌結(jié)構(gòu)及光電性能的影響。結(jié)果表明，隨著退火溫度的升高，TiO2納米片表面的CdSe顆粒發(fā)生團(tuán)聚和長大，形成光滑的CdSe薄膜；CdSe為六

5、方相，晶化程度不斷提高；CdSe/TiO2納米片復(fù)合薄膜吸收光譜發(fā)生紅移，禁帶寬度由2.52 eV降低至2.06 eV；CdSe/TiO2納米片復(fù)合薄膜對可見光響應(yīng)瞬態(tài)光電流密度由2.92 mW·cm-2增大至6.96 mW·cm-2，但開路電壓由1.18 V減小至0.78 V，同時(shí)，其電流-電壓曲線變差，填充因子由0.83降低至0.37，光電轉(zhuǎn)換效率由3.12%降低至2.02%。在本實(shí)驗(yàn)條件下，CdSe/TiO2納米片復(fù)合薄膜的最佳退