量子点敏化电池光阳极的自敏化及其光电性能研究

摘要

随着纳米技术的不断发展,无机半导体量子点受到人们的广泛关注,已成为热点;量子点太阳能电池伴随着这样的机会逐渐进入人们的视野,并越来越受到关注。量子点敏化电池在染料敏化电池的基础上采用量子点作为敏化剂而成的电池,它弥补了染料敏化电池中染料的吸光范围窄、吸光系数偏低等不足;其量子效应在理论上可以电池效率达到66％,具有很大的前景。但就目前来说,量子点敏化电池的实际效率远远没有达到人们的要求,人们对提高量子点敏化电池效率进行了各方面的研究。
　　TiO2作为常见的光阳极材料,其禁带宽度为Eg=3.42eV,只能吸收少量的紫外线。本课题就是针对量子点敏化电池的光阳极TiO2进行优化使其禁带宽度变窄、光谱相应范围更宽、能级分布更合理。将TiO2多孔薄膜在高温下通入氢气对其进行优化,形成H:TiO2达到调节光阳极的能级分布,增强光谱响应范围的目的,并提出了“自敏化”的概念:H:TiO2与电解液和对电极(无需添加敏化剂)组装成自敏化电池,成功测出光电转换效率为0.015％,从而实现H:TiO2的自我敏化。
　　CdS的禁带宽度Eg=2.42eV,其禁带宽度和带隙能较为适中,在可见光范围内光吸收良好而且电子复合率也较低;是最为常见的无机量子点敏化剂。相对于CdSe,其导带能级的位置更高,光生电子向TiO2导带注入能力更强,能够实现光生电子-空穴的有效分离更快。将氢化处理好的H:TiO2光阳极进一步复合CdS量子点组装成双敏化电池,改变CdS量子点的吸附量最终得到最高光电转换效率为2.0％。

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第一章 绪论

1.1 量子点敏化太阳能电池的发展与研究

1.2 量子点敏化太阳能电池的基本组成

1.3 量子点敏化电池工作原理

1.4 提高量子点敏化电池光电效率的方法

1.5量子点的合成方法

1.6 论文提出的意义和内容

第二章 TiO2光阳极的自敏化处理及电池器件的制备

2.1 光阳极TiO2薄膜的制备及表征

2.2 TiO2光阳极自敏化处理及表征

2.3电池器件的组装

2.4 太阳能电池的性能评价

2.5 本章小结

第三章 TiO2光阳极自敏化电池的性能研究

3.1 TiO2光阳极特定的温度时间下自敏化性能研究

3.2 TiO2不同温度下氢化处理的光电性能研究

3.3 TiO2不同时间下氢化处理的光电性能研究

3.4 本章小结

第四章 光阳极TiO2自敏化复合CdS量子点的性能研究

4.1 CdS量子点的制备

4.2 H:TiO2复合CdS量子点组装电池的性能研究

4.3不同CdS量子点吸附量对光电性能的影响

4.4 本章小结

第五章 结论

致谢

参考文献

攻读硕士期间取得的成果