碳纳米管制备及其在光伏领域的应用展望

【摘要】：太阳能是人类取之不尽、用之不竭的可再生清洁能源。太阳能的有效利用可以同时解决人类生存所面临的两大危机“能源短缺”和“环境污染”。在太阳能的有效利用中,太阳能的光电利用是近年来发展最快、最具活力的研究领域。太阳能电池的研制和开发日益得到重视。 降低成本、提高效率是太阳能电池的发展趋势。由于传统太阳能电池降价的空间有限,因此开发高效廉价的新型太阳能电池具有重要意义。碳纳米管具有极高的电荷传输性能,已被广泛地用于有机太阳能电池的制备中。然而,基于碳纳米管的有机太阳能电池是将粉末状的碳纳米管与有机材料共混,碳纳米管之间的结合较弱,因此导致较大的电阻且电子空穴对容易发生复合,使得太阳能电池的效率很低。直接将碳纳米管薄膜作为太阳能电池的电极或转换材料受到了研究者的青睐。 虽然碳纳米管具有独特的结构、优异的电学性能、良好的化学稳定性和吸光性,然而它们在太阳能电池上的实际应用在技术上却受到了很大的限制。其中最重要的问题就是目前大规模制备的碳纳米管产物中杂质太多、碳纳米管的直径不均匀、且具有很多缺陷。因此,通过对碳纳米管制备工艺的研究,分析工艺条件和碳纳米管形貌、电学性质之间的关系,摸索出最佳工艺条件,制备出管径均匀、高纯度、结构完美、性能优良的碳纳米管,最终实现碳纳米管的低成本、大批量生产,具有重要的工业应用价值。 本实验中,我们采用化学气相沉积法,在基底上制备了碳纳米管阵列,通过改变入口温度、载气总流量、氢气流量以及基底等工艺条件,制备出不同的碳纳米管阵列样品,使用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、拉曼光谱仪和四点探针对碳纳米管阵列的结构、形貌和电阻率进行了表征,研究了制备条件对碳纳米管性能的影响。 【关键词】：碳纳米管 定向 化学气相沉积 电阻率 太阳能电池
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TB383.1
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第一章 绪论9-19
• 1.1 引言9
• 1.2 太阳能电池的发展9-17
• 1.2.1 单晶硅太阳电池10-11
• 1.2.2 多晶硅太阳能电池11-12
• 1.2.3 多晶硅薄膜太阳能电池12-13
• 1.2.4 非晶硅薄膜太阳能电池13-14
• 1.2.5 化合物半导体薄膜太阳能电池14-16
• 1.2.6 其它材料的太阳电池16-17
• 1.3 本论文研究的背景17
• 1.4 本论文研究的目的17-19
• 第二章 碳纳米管概况19-29
• 2.1 引言19-20
• 2.2 碳纳米管的结构20-22
• 2.3 碳纳米管的分类22-23
• 2.3.1 按手性分类22
• 2.3.2 按层数分类22-23
• 2.3.3 按排列分类23
• 2.3.4 按导电性分类23
• 2.4 碳纳米管的性质23-24
• 2.4.1 力学性能23
• 2.3.2 热学性能23-24
• 2.4.3 电学性能24
• 2.4.4 光学性能24
• 2.5 定向碳纳米管的独特性质24-25
• 2.6 碳纳米管的制备方法25-26
• 2.6.1 电弧放电法25-26
• 2.6.2 激光蒸发法26
• 2.6.3 化学气相沉积法26
• 2.7 化学气相沉积法制备碳纳米管的生长机理26-28
• 2.7.1 顶部生长机理27
• 2.7.2 底部生长机理27
• 2.7.3 碳帽机理27
• 2.7.4 气相—液相—固相机理27-28
• 2.8 化学气相沉积法制备定向碳纳米管的取向机制28-29
• 第三章 定向碳纳米管的制备29-48
• 3.1 引言29-30
• 3.2 实验方法30-31
• 3.2.1 试剂和设备30
• 3.2.2 实验步骤30-31
• 3.3 结果分析31-46
• 3.3.1 入口温度的影响31-35
• 3.3.2 H_2流量的影响35-39
• 3.3.3 H_2和Ar总流量的影响39-42
• 3.3.4 基底的影响42-44
• 3.3.5 生长机理44-46
• 3.4 本章小结46-48
• 第四章 碳纳米管的电阻率48-53
• 4.1 引言48
• 4.2 实验方法48-50
• 4.2.1 试剂与设备49
• 4.2.2 碳纳米管膜的制备49-50
• 4.2.3 碳纳米管电阻率的测定50
• 4.3 结果分析50-52
• 4.4 本章小结52-53
• 第五章 碳纳米管在光伏领域的应用展望53-61
• 5.1 引言53
• 5.2 用于染料敏化纳米晶太阳能电池53-55
• 5.3 用作纳米天线太阳能电池55-57
• 5.4 用作光电转换材料57-58
• 5.5 用作太阳能电池的电极材料58-59
• 5.6 用于有机光电复合材料59-60
• 5.7 本章小结60-61
• 第六章 结论与展望61-62
• 参考文献62-71
• 攻读硕士学位期间发表的论文71-72
• 致谢72

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

CdTe太阳能电池研究进展    张静全,蔡伟,郑家贵,黎兵,孙小松,蔡亚平,冯良桓

太阳电池研究进展    郭志球;沈辉;刘正义;闻立时;

化学气相沉积法制备大面积定向碳纳米管    刘勇;孙晓刚;朱正吼;罗军;

薄膜太阳能电池    徐慢;夏冬林;杨晟;赵修建;

定向生长碳纳米管阵列的制备及其应用研究进展    周小康;周明;吴春霞;袁润;

碳纳米管光学性质及应用的研究现状    胡慧君;王蜀霞;杨云青;牛君杰;

碳纳米管膜电阻率的测定与导电机理    胡陈果,叶翠兰,陈杨

碳纳米管的特性及应用    孙晓刚,曾效舒,程国安

低压下酞菁裂解法制备定向碳纳米管阵列    宋海燕;李艳楠;赵琨;叶晓燕;何品刚;孙卓;方禹之;

碳材料在染料敏化太阳能电池对电极中的应用    杨大勇;张海燕;谢慰;葛鹰;陈天立;

MWNTs/TiO_2复合薄膜的制备及性能研究    陈鹏

正交法优化电沉积CuInSe_2薄膜条件的研究    徐玲;刘昌龄;吴世彪;童彬;陈少华;徐立红;

TiO_2/CNTs复合粒子的制备及其对风化煤氧解催化性能的研究    侯珂珂;贠嫣茹;

太阳电池及其发展方向    吕建;殷洪亮;

浅析太阳电池并网发电技术    殷洪亮;吕建;

浅谈风光互补发电系统的应用    吕建;殷洪亮;

碳纳米管-苯胺电荷转移配合物与强极性溶剂作用的荧光研究    吴义平;陈金龙;侯源源;

锂离子电池正极材料钴酸锂近期研制进展    闫时建,田文怀,其鲁

碳纳米管涂层红外发射率的研究    王志锋;史秀梅;余宗宝;李国斌;

有机太阳能电池研究近况    赵文甲;司晶星;

弱光非晶硅太阳电池的研制    吕宝堂,郑君,邹邦涛,王霞,贾兆滨

镓在新能源中的应用研究与进展    石勇;

Cu_xIn_yGa_zO_n纳米粉体的共沉淀法制备与表征    郑春满;肖静;韦永滔;郭宇杰;谢凯;

Y_2O_3对LaMg_(12)型储氢合金电化学性能的影响    王敬;马兴泰;张莉;吴锋;

聚变堆低活化马氏体钢的发展    黄群英;郁金南;万发荣;李建刚;吴宜灿;

环境友好材料的研究进展    李爱菊;陈红雨;

碳纳米管的应用及均匀分散的研究进展    王全杰;秦雪飞;王乾乾;王延青;

CdTe/CdS太阳电池光照和电子辐照研究    杨学文;郑家贵;蔡伟;冯良桓;蔡亚平;张静全;黎兵;李卫;武莉莉;

V_3TiNi_(0．56)Cr_x(x=0．1，0．3)贮氢合金耐碱液腐蚀性能研究    刘守平;田卫国;刘仁龙;刘小军;刘志红;

类金刚石应用于非晶硅薄膜太阳电池的研究进展    汪新智;朱嘉琦;何玉荣;王天宇;胡彦伟;刘星;

酰腙类卟啉及其配合物在染料敏化太阳能电池中的应用    曹靖;陈立伟;邓文婷;宋雪艳;杨云霞;胡东成;刘家成;

PEDOT:PSS薄膜的掺杂改性及其在有机太阳能电池中的应用研究    李蛟

纳米碳纤维的批量制备技术与装置研究    张勇

碳纳米管/Lyocell纤维的研制及其应用初探    鲁江

碳纳米管多维多尺度杂化结构的可控制备和形成机理研究    李渭龙

Ti-V-Fe系储氢合金的微观结构及储氢性能研究    杭州明

FeS_2及FeS_2/TiO_2复合薄膜的制备与光电性能研究    黄六一

锂电池电极材料的磁性及电化学性质研究    陈红

太阳能电动车关键技术研究    李春芳

碳纳米管复合材料及碳纳米管为模板的纳米管的制备与性质研究    朱幸福

火焰法合成碳纳米管及合成机理研究    丁兆勇

锂离子电池正极材料磷酸锰锂合成方法的研究    秦明

锗单晶片的表面化学腐蚀研究    张亚萍

太阳能电池用α-SiC_x:H薄膜的制备与性能研究    张瑞丽

染料敏化太阳能电池电极改性研究    石德晖

树脂炭包覆微晶石墨作锂离子电池负极材料研究    徐乐

含8-羟基喹啉/苯并咪唑聚合金属配合物的合成及光伏性能研究    刘源

氢能载体甲基环己烷在Ni/γ-Al_2O_3催化剂上的脱氢反应研究    陈卓

锂离子电池正极材料LiMPO_4（M=Mn，Fe）的第一性原理研究    聂正新

电极修饰对聚合物光伏电池性能及稳定性的影响    田慧

熔融盐法合成高密度锂离子电池正极材料LiNi_（1/3）Co_（2/3-X）Al_XO_2和LiNi_（1/3）Co_（1/3）Mn_（1/6）Al_（1/6）O_2    郁旭

CdTe太阳能电池研究进展    张静全,蔡伟,郑家贵,黎兵,孙小松,蔡亚平,冯良桓

CdS多晶薄膜的电学性质    黄小融,郑家贵,蔡伟,黎兵,蔡亚平,朱居木,冯良桓

ZnTe Cu薄膜的制备及其性能    郑家贵,张静全,蔡伟,黎兵,蔡亚平,冯良桓

金属离子掺杂影响TiO_2纳米晶簇的光吸收(英文)    王德煌,梁瑞生,程虎民,马季铭,王艳芹,张冬柏

掺氮碳纳米管阵列的制备及其场发射特性    柴扬;于利刚;王鸣生;张琦锋;吴锦雷;

功能薄膜的研究现状与应用前景    庄大明,张弓,刘家浚

银促进的TiO_2光催化降解甲基橙    尤先锋;陈锋;张金龙;黄家桢;张利中;

非晶硅太阳能电池研究现状    吴建荣,杜丕一,韩高荣,寿瑾晖,张溪文,朱懿

TiO_2/PSS自组装薄膜的光催化性能    郝维昌,潘锋,王天民,郑树凯

纳米二氧化钛的光致发光    李旦振,郑宜,付贤智

活性炭光再生技术与TiO_2--活性炭协同作用机制研究    刘守新

Fabrication and gas sensitivity of TiO_2 nanotubes for toluene gas    岳红彦;J.S.Huh;S.J.Oh;

Studies of electron-phonon coupling of the G mode and components of a combination mode in carbon nanotubes    尹彦;A.G.Walsh;A.N.Vamivakas;S.B.Cronin;D.E.Prober;B.B Goldberg;

The Ceria Nanotubes Formation Accompanied with an Efficient Au Nanoparticles Loading    

Optimizing the thermoelectric performance of ultra-small single-wall carbon nanotubes    谈小建;刘惠军;文艳伟;吕红艳;潘璐;石兢;唐新峰;

Carbon nanotubes immunosensor for detecting trace quantities of immune globulin    

Carbon-nanotubes as the functioning elements for the creation of conductive dyestuffs and their potential applications to printing and dyeing in leather industries    Bunshi Fugetsu;

Pharmacological and toxicological target organelles and safe use of single—walled carbon nanotubes as drug carriers in treating Alzheimer disease    

CVD Synthesis of Single-Walled Boron Nitride Nanotubes    

Carbon-based Nanotubes for Methanol Electrocatalytic Oxidation and Oxygen Reduction Reaction    

An improved route for bulk synthesis of B and N doped SWCNTs through substitution reaction    

钛材表面微纳米结构的构建、改性及生物学评价    陈秀勇

碳纳米管非共价功能化的理论研究    刘英哲

新型碳基纳米功能材料的第一性原理研究    张竹霞

    Mirza Nadeem Ahmad

多壁碳纳米管对单核巨噬细胞的作用及基因组学的研究    罗蔓

新型碳材料—碳纳米管及石墨烯的制备、修饰与初步应用研究    沈剑锋

金属/graphene接触性质的第一性原理研究    王秦镜

氧化物和金属纳米管的制备、表征及其应用    杜宁

高纯少壁碳纳米管的功能化及其光电应用    冯奕钰

碳纳米管材料的微波吸收机理研究    彭志华

    Mebrahtu Melake Mezgebe

    Christine CHENH（黎慧敏）

碳纳米管修饰电极的电化学、光电化学行为    陈红

硼氮碳纳米管的合成及NO电氧化研究    夏廷亮

氮掺杂多壁碳纳米管的合成及NO电氧化研究    吕伟欣

单壁碳纳米管的毒性、功能化改性及靶向送药的研究    林高锋

石墨烯接枝聚电解质PSSNa及其掺杂导电聚合物的研究    陈华斌

六方氮化硼纳米材料的功能化及其应用    吴建民

一维炭基纳米复合材料的溶剂热合成与性能研究    郭长发

碳负载贵金属团簇界面结构与催化合成H_2O_2性质调控的研究    解鹏洋