CdS多孔密堆量子点敏化太阳能电池

【摘要】：量子点具有特殊的量子限制效应、多激子效应和小带效应,理论上具有很强的光电转换能力,量子点太阳能电池被认为可以突破传统电池的32%的转换极限,量子点在太阳能电池上有很好的应用前景。 本文提出了一种新型结构量子点(半导体)敏化太阳能电池,CdS量子点或者纳米晶组装成多孔状的结构,同时用有机染料修饰。通过UV-vis吸收、EIS分析结合电池的伏安特性表明了这种海绵状多孔结构可以有效的增强光的吸收以及电解液的浸入。有机染料的修饰可以加速空穴的传输。所以海绵状结构的太阳能电池表现出了高的吸收、短路电流和开路电压,拥有更高的效率的良好性能。 研究中对该结构进行了进一步优化,以PS微球为模板通过真空自组装的方法得到孔径和阳极厚度可控的三维多孔结构,并研究了获得CdS多孔结构的最佳厚度2.6μm、最佳退火温度400℃;在多孔CdS表面通过电沉积一层CdS薄层改善了量子点之间的接触;最后在多孔CdS表面电沉积CdSe,使电子空穴在CdS/CdSe的II型半导体所形成的内建电场处有效分离,获得了2.47%的光电转换效率。 【关键词】：量子点 太阳能电池 多孔结构 Ⅱ型半导体
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 绪论8-23
• 1.1 引言8-9
• 1.2 太阳能电池的分类9-14
• 1.2.1 硅基太阳能电池9-11
• 1.2.3 多元化合物薄膜太阳能电池11-12
• 1.2.4 有机太阳能电池12-13
• 1.2.5 染料敏化太阳能电池13-14
• 1.3 量子点太阳能电池14-21
• 1.3.1 量子点太阳能电池的优势14-16
• 1.3.2 肖脱基量子点太阳能电池16-18
• 1.3.3 量子点敏化太阳能电池的结构18-19
• 1.3.4 量子点敏化的方法以及电解质的选择19
• 1.3.5 量子点敏化太阳能电池的研究现状19-20
• 1.3.6 量子点敏化太阳能电池的现存问题20-21
• 1.4 本课题的研究思路及创新之处21-23
• 第二章 试验原料、设备及过程23-35
• 2.1 试验原料23-24
• 2.2 试验装置24-27
• 2.2.1 超声波清洗器(SK2200LH)24
• 2.2.2 SZ-93 自动双重纯水蒸馏器24
• 2.2.3 METTLER AE 240 分析天平24-25
• 2.2.4 拉膜机25
• 2.2.5 电热鼓风干燥箱25
• 2.2.6 85-2 型恒温磁力搅拌器25-26
• 2.2.7 Sigma 3-30K高速冷冻离心机26
• 2.2.8 马弗炉26
• 2.2.9 高压反应釜26
• 2.2.10 真空恒温干燥箱26-27
• 2.3 表征手段27-28
• 2.3.1 微观结构分析(TEM)27
• 2.3.2 结晶相分析(XRD)27
• 2.3.3 表面形貌表征(SEM)27
• 2.3.4 紫外－可见分光光度计(UV-1901)27
• 2.3.5 电化学阻抗谱分析(EIS)27-28
• 2.3.6 太阳能电池效率测试28
• 2.4 实验过程28-35
• 2.4.1 电池制备与太阳能电池的光电性能表征28-31
• 2.4.2 海绵状半导体太阳能电池光阳极的制备31-32
• 2.4.3 三维有序密堆量子点太阳能电池光阳极的制备32-35
• 第三章 海绵状CdS纳米颗粒敏化太阳能电池35-50
• 3.1 前言35-37
• 3.2 实验部分37
• 3.3 实验结果与讨论37-49
• 3.3.1 CdS纳米晶的合成与表征37-40
• 3.3.2 传统半导体太阳能电池和海绵状半导体太阳能电池性能对比40-42
• 3.3.3 染料对海绵状结构性能的影响42-44
• 3.3.4 不同退火温度的海绵状SSSCs的性能对比44-45
• 3.3.5 不同厚度的海绵状SSSCs的性能对比45-46
• 3.3.6 不同孔径的多孔结构及性能46-49
• 3.4 本章小结49-50
• 第四章 三维有序密堆量子点太阳能电池50-72
• 4.1 前言50-51
• 4.2 实验过程51
• 4.3 实验设计51-52
• 4.4 三维有序密堆量子点结构的可控制备52-53
• 4.4.1 CdS量子点的合成与表征52
• 4.4.2 PS微球模板法制备有序密堆CdS量子点多孔结构及形貌表征52-53
• 4.5 光阳极厚度对电池的影响53-55
• 4.5.1 光阳极厚度的控制53-54
• 4.5.2 不同厚度光阳极IV性能的比较54-55
• 4.6 退火对电池的影响55-61
• 4.6.1 退火温度的影响55-59
• 4.6.2 退火时间的影响59-61
• 4.7 电沉积CdS改善电子传输61-64
• 4.8 CdS/ CdSe的II型结构促进电子空穴分离能力的探究64-70
• 4.8.1 电沉积CdSe的制备以及表征65-67
• 4.8.2 CdS/ CdSe的II型结构对电池性能的影响67-70
• 4.9 现存问题及解决办法70-71
• 4.10 本章小结71-72
• 第五章 全文结论72-73
• 参考文献73-78
• 发表论文和参加科研情况说明78-79
• 致谢79

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

太阳能异步发电系统的研究    杨顺昌

德国最大太阳能电池厂投产    德兴

国家太阳能电池示范工程落户保定    

巧妙利用太阳能的住宅    李有观;

太阳能电池阳光普照    袁茵;

采集太阳能(下)——基础化学推进新型低成本太阳能电池的开发    高彤;

哈博公司250兆瓦太阳能光伏项目落户浙江嘉兴    王碧辉;卢影;

台联电投资100万美元在山东建太阳能电池厂    

太阳能应用 政府主导最重要    黄韬;

PVDF树脂在太阳能电池模组背板上的应用    吴君毅;

太阳能电池输出特性的分析及检测    张海波;

太阳能电池表面纳米微结构研究    李美成;

有机染料锚数对染料敏化太阳能电池性能的影响    尚会霞;罗艳红;孟庆波;占肖卫;

量子点敏化太阳能电池--新材料的设计、制备及器件研究    李冬梅;罗艳红;孟庆波;

量子点敏化太阳能电池研究进展    刘铭;杨君友;冯双龙;朱虎;

高效染料钠晶TiO_2太阳能电池    黄昀昉;吴季怀;林建明;黄妙良;

太阳能电池应用    孟昭渊;

富铟与富铜CuInSe_2薄膜的光电性能    王信春;

谈太阳能路灯原理    胡昊伟;黄敏;

用于聚合物太阳能电池的高效共轭聚合物光伏材料    李永舫;

太阳能厂跨洋吸金 几家欢乐几家愁    黄女瑛 DigiTimes

太阳能电池级多晶硅光伏项目落户益阳    记者　 郭云飞 通讯员　 张世平

涉足太阳能光伏产业公司一览    詹铃

依靠太阳能的家庭    杨先碧

G风帆 太阳能电池新贵    天同证券 张锐

PE“新锐”王刚：太阳能行业的坚定支持派    本报记者 翁海华

行者集团利用太阳能获新突破    记者 张国伟

太阳能电池面临出口为主的尴尬    无暇

邱第明:中国最早太阳能企业的跌宕起伏    本报记者王颖春 采写

青海首条太阳能电池生产线投产    梁丽英

基于酞菁铜的太阳能电池的研究    刘一婷

反型聚合物太阳能电池的研究    李福民

聚合物太阳能电池中光吸收增强效应的研究    李国龙

聚光多结太阳能电池的设计、制备及可靠性研究    宋明辉

反型体异质结聚合物太阳能电池的研究    陶晨

有机/聚合物太阳能电池：活性层结构、形貌及光伏性能    薛丽丽

有机小分子太阳能电池的效率优化及衰减性研究    邹业

太阳能电池正面银浆的制备及其性能研究    郭桂全

知识流动理论框架下的科学前沿与技术前沿研究    庞杰

量子点敏化太阳能电池：制备及光电转换性能的改进    宋鑫

基于太阳能的嵌入式路灯控制系统的研究与应用    刘春

利用不同阴极缓冲层改善有机小分子Pentacene/C_（60）太阳能电池的性能    刘瑞

用电化学阻抗谱研究染料敏化太阳能电池的电子传输与复合特性    和川

三芳基咪唑的富勒烯衍生物的合成及其在CdSe量子点太阳能电池的应用    赵爱婷

太阳能电池CuInS_2薄膜和ZnS薄膜的制备与性能研究    张兴良

SCNTs和PPDIF应用于聚合物太阳能电池中的研究    白静璐

CuO薄膜的制备及其光伏特性研究    张春萍

敏化太阳能电池中染料的合成研究    徐丹

含噻吩和噻唑基元的共轭聚合物的合成和光伏性能研究    国霞

太阳能电池聚合物材料及DNA大分子的分子模拟    马艳红