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文檔簡(jiǎn)介
1、本文中,在水熱法制備的TiO2納米棒陣列的基礎(chǔ)上,分別制備了P3HT-CdS-TiO2殼核式一維有序納米結(jié)構(gòu)有機(jī)無(wú)機(jī)半導(dǎo)體雜化敏化太陽(yáng)電池和Au-P3HT-CdTe-TiO2殼核式一維有序納米結(jié)構(gòu)全固態(tài)有機(jī)無(wú)機(jī)半導(dǎo)體雜化太陽(yáng)電池,電池效率分別為1.38%和0.91%,并對(duì)雜化太陽(yáng)電池性能的影響因素進(jìn)行了探討,主要結(jié)果如下:
1)使用水熱法在FTO導(dǎo)電玻璃上制備了TiO2納米棒陣列。SEM結(jié)果表明,制備的TiO2納米棒陣列直徑約
2、80nm,長(zhǎng)度約2.5μm; XRD結(jié)果表明,制備的TiO2納米棒為金紅石型;瞬態(tài)光電流測(cè)試表明,制備的TiO2納米棒陣列的最大光響應(yīng)波長(zhǎng)410nm對(duì)應(yīng)的光子能量為3.0eV,與預(yù)期的TiO2禁帶寬度相當(dāng)。
2)在TiO2納米棒陣列上通過(guò)電沉積法制備了CdS殼層,組成了CdS-TiO2殼核式納米棒陣列。SEM結(jié)果表明,納米棒的直徑隨著沉積時(shí)間的增長(zhǎng)而增長(zhǎng);沉積25min時(shí),納米棒間隙幾乎消失,很可能不適合做之后的實(shí)驗(yàn);XRD驗(yàn)
3、證了納米棒陣列上新增的物質(zhì)為CdS;測(cè)定的紫外可見吸收光譜表明,相對(duì)于TiO2納米棒陣列,CdS-TiO2殼核式納米結(jié)構(gòu)的光吸收范圍獲得了較大擴(kuò)寬,最大光吸收波長(zhǎng)530nm對(duì)應(yīng)的光子能量為2.3eV,與CdS的禁帶寬度相當(dāng)。
3)在CdS-TiO2納米結(jié)構(gòu)上電沉積了P3HT,組成P3HT-CdS-TiO2殼核式一維有序納米結(jié)構(gòu),并組裝成了雜化敏化太陽(yáng)電池,測(cè)定其光電轉(zhuǎn)換性能。SEM結(jié)果表明,P3HT成功包覆在CdS-TiO2殼
4、核式納米棒陣列上;紫外可見吸收光譜表明,P3HT-CdS-TiO2相對(duì)于CdS-TiO2的吸收范圍略有提高,吸收強(qiáng)度有較大提升;P3HT-CdS-TiO2雜化敏化太陽(yáng)電池相比CdS-TiO2半導(dǎo)體敏化太陽(yáng)電池,開路電壓、短路電流和光電轉(zhuǎn)換效率均獲得了明顯提升,表明p-n異質(zhì)結(jié)復(fù)合結(jié)構(gòu)提高了該太陽(yáng)電池的能量轉(zhuǎn)換效率。
4)采用電化學(xué)法在TiO2納米棒陣列上沉積CdTe窄禁帶半導(dǎo)體組成CdTe-TiO2殼核式一維有序納米復(fù)合結(jié)構(gòu)。
5、SEM結(jié)果表明,CdTe成功包覆于TiO2納米棒陣列之上,但沉積3h的CdTe-TiO2完全填滿納米棒陣列的凹凸,不再有納米棒之間的縫隙。XRD和EDS結(jié)果表明,包覆于TiO2納米棒陣列上的新增物質(zhì)確實(shí)為CdTe,且晶型、元素比例良好。瞬態(tài)光電流測(cè)試結(jié)果表明,CdTe-TiO2殼核式納米結(jié)構(gòu)的光電性能確實(shí)優(yōu)于TiO2,而且在沉積時(shí)間達(dá)到3h前,隨著沉積時(shí)間增長(zhǎng),CdTe殼層增厚而光電性能增強(qiáng),但沉積CdTe3h后,可能由于CdTe過(guò)厚,
6、光照產(chǎn)生的載流子不能到達(dá)固液界面分離而導(dǎo)致較多復(fù)合,而使得CdTe(3h)-TiO2相對(duì)CdTe(2.5h)-TiO2的光電性能下降。
5)采用旋涂法在CdTe-TiO2殼核式納米棒陣列上涂覆了P3HT,組成P3HT-CdTe-TiO2殼核式一維有序納米結(jié)構(gòu),并直流濺射Au膜作為陰極集流體,并與濺射Au膜的銅片組裝成了全固態(tài)雜化太陽(yáng)電池,測(cè)定其光電轉(zhuǎn)換性能。SEM結(jié)果表明,P3HT成功包覆在CdTe-TiO2殼核式納米棒陣列上
7、,直流濺射的Au充滿了P3HT-CdTe-TiO2殼核式納米棒陣列的縫隙;P3HT-CdTe-TiO2在0.2V電極電勢(shì)下產(chǎn)生穩(wěn)定明顯的陽(yáng)極光電流,在-1.4V電極電勢(shì)下產(chǎn)生了陰極光電流,分別表現(xiàn)出p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體的光電特性,證明p-n界面的存在;暗態(tài)線性掃描的結(jié)果表現(xiàn)了p-n界面的單向?qū)щ娦?,光照下線性掃描的結(jié)果表現(xiàn)出半導(dǎo)體的最大載流子傳輸速率(最大電流)、光照下p-n界面在不同電壓下電流方向轉(zhuǎn)向的現(xiàn)象,揭示了無(wú)機(jī)有機(jī)半導(dǎo)體雜化
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