CdSe量子点的优化合成及其杂化物在太阳能电池中的应用

【摘要】：量子点太阳能电池(QDSSCs)被称为下一代太阳能电池。富勒烯具有良好的光化学性,作为电子受体,在提高有机光伏电池的性能里也起着重要的作用。本文分别用水相法和化学浴沉积法合成了CdSe量子点,制备了CdSe-C_(70)的杂化粒子,并且组装了太阳能电池。利用水相法合成了CdSe量子点溶液,用TEM, XRD, UV-Vis和荧光光谱对其尺寸、形貌和光谱性质进行了表征,并且探讨了巯基乙酸(TGA)、pH值、前体比等关键因素对CdSe量子点性能的影响。结果显示:水相合成CdSe QDs的最优条件是:pH=6,稳定剂的用量是60 mg,前体比[Cd~(2+)]:[SeSO_3~(2-))]=2:1。 在前体的摩尔比是[Cd~(2+)]:[SeSO_3~(2-)]=2: 5的条件下合成CdSe粉末,用红外光谱、TEM、XRD进行了表征,并组装了三个不同结构的量子点太阳能电池( QDSSCs ): FTO/TiO_2/CdSe/Pt, FTO/TiO_2/C_(70)/Pt和FTO/TiO_2/CdSe-C_(70)/Pt,电解质是I3?/I?的氧化还原电对。结果显示:以CdSe-C_(70)为敏化剂时的能量转化效率比CdSe量子点为敏化剂时增加了30.3%,比C_(70)为敏化剂时增加了78.3%。 用紫外光谱和荧光光谱初步研究了C_(70)在太阳能电池里的作用机理,结果表明:在核CdSe QDs上制备C_(70)的保护壳,可以去除量子点的表面缺陷,为电子的迁移提供顺畅的通道,使杂化物里的激发电子以有效的方式转移出去,从而提高了太阳能电池的效率。 初步探索了用化学浴沉积法来制备TiO_2/CdSe电极,并组装了太阳能电池,研究了电解质、前体比和核壳结构的引入对太阳能电池的影响。结果表明:在S电解质中测得的电池的效率较大;随着Se:Cd前体比的增加,电池效率总体呈增加趋势;在I电解质中,核壳结构CdSe/N3的引入使电池效率大大增加。 【关键词】：CdSe量子点 水相法 化学浴沉积法 太阳能电池 杂化
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-22
• 1.1 引言9-10
• 1.2 量子点的制备10-15
• 1.2.1 核QDs 的制备10-12
• 1.2.2 核-壳型 QDs 的制备12-15
• 1.3 量子点在太阳能电池中的应用15-22
• 1.3.1 量子点敏化太阳能电池15-17
• 1.3.2 量子点-有机染料杂化太阳能电池17-19
• 1.3.3 捕获和传递电子的新方法19-22
• 第二章 论文工作设计22-26
• 2.1 电池结构及其性能参数22-25
• 2.1.1 电池结构22-23
• 2.1.2 性能参数23-25
• 2.2 本论文研究的主要内容25-26
• 2.2.1 CdSe 量子点的优化合成25
• 2.2.2 量子点杂化太阳能电池的组装及性能研究25-26
• 第三章 实验部分26-47
• 3.1 实验仪器26
• 3.2 实验试剂26-27
• 3.3 CdSe 量子点溶液的优化合成27-33
• 3.3.1 实验过程27
• 3.3.2 结果与讨论27-33
• 3.3.3 小结33
• 3.4 CdSe QDs 粉末的制备33-36
• 3.4.1 实验过程33
• 3.4.2 结果与讨论33-35
• 3.4.3 小结35-36
• 3.5 太阳能电池的组装及其性能研究36-41
• 3.5.1 TiO_2 电极的制备36-37
• 3.5.2 电泳沉积制备工作电极37
• 3.5.3 太阳能电池的组装37-38
• 3.5.4 太阳能电池的性能测试38-40
• 3.5.5 小结40-41
• 3.6 化学浴沉积法制备太阳能电池的初步探索41-47
• 3.6.1 实验过程41
• 3.6.2 结果与讨论41-46
• 3.6.3 小结46-47
• 结论47-49
• 参考文献49-58
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果58-59
• 致谢59-60
• 附件60

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