zno和zno%3aal纳米阵列的制备及其在染料敏化太阳能电池中的应用

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1、ZnO和ZnO：AI纳米阵列的制备及其在染料敏化太阳能电池中的应用Zn2+浓度为0．025mol／L时，生长的纳米阵列质量最好。在硝酸锌(Zn(N03)：·6H20)与六亚甲基四胺(C止112N4)等摩尔浓度反应溶液中添加不同摩尔分数的硝酸铝(AI(N03)3·9H20)，化学水浴合成的ZAO具有六方纤锌矿型结构，XPS图谱表明舢成功掺入ZnO晶体内。前驱体溶液中Zn源浓度为0．030moFL时，得到(002)择优取向、直径在100nm左右、长度为31un的垂直于基底生长的ZAO纳米棒阵列，并且纳米棒具有良好的光电性能。掺入的触原子以削P的方式发生固溶，胛十占据了晶格中zl

2、l2+的位置，这样就产生了1个多余的价电子，因此掺杂砧元素的结果是增加了净电子，使ZnO薄膜的电阻降低，提高了薄膜的导电性。同时越元素的掺入会形成施主能级，在光激发过程中，会有更多的电子从掺杂能级跃迁到价带，因此少量的砧的掺杂可以提高发光强度，且掺2％A1的薄膜具有最好的光致发光性能。最后探讨了ZAO纳米棒成核与生长机制。(4)制备基于舢”离子掺杂的ZnO纳米阵列薄膜光阳极与基于ZnO纳米结构电极的DSSC。利用线性伏安法测试电池的电流密度．电压(J．V)曲线表明，前驱体溶液中Zn源浓度为0．010mol／L，A1掺杂摩尔分数为5％时制备的ZAO薄膜的DSSC电池的光电转换

3、率n)最大，为0．42％，相对于未掺杂电池的11(0．07％)，光电转换率大大提高，说明舢掺杂ZnO纳米结构能够显著提高电池的光电转换效率。效率的提高主要归因于：①盈O：AI纳米棒吸附更多的N719染料增大光的吸收效率：②A1掺杂增加了ZnO薄膜的净电子提高了薄膜的导电性，提供电子更快捷的转移通道。关键词：染料敏化太阳能电池；ZnO薄膜；ZAO薄膜；纳米棒阵列；磁控溅射：化学水浴沉积Ⅱ硕士学位论文AbstractDye—sensitizedsolarcell(DSSC)havebeenwidelyinvestigatedasthethirdgenerationsolarce

4、llsduototheabundantresourc圮，lowcost,stableperformance,simpleproductionprocess，nomo)【icandeasytomassproductionandotheradvantage．DSSCs，comparetoconventionalsolarcellspossessaverymatureindustrialization,theconversionefficiencyofDSSCisstilllow．Now,thehighestconversionefficiencyofDSSCis12．3％，ho

5、wever,DSSCbasedonZnOisjustlowerthan8％．Photon-generatedcarrierrecombinationisalwaysrestricttheimprovingofDSSCefficiency,therefore,thereisneedtocomprehensivdyandthoroughlyresearchonZnOphotonanode．StartingfromthestructureandperformanceofphotonanodeofDSSCinordertosolverecombinationproblems，the

6、followingseveralaspectsmainlytostudy：①ThroughasimplepreperationmethodcontrolofZnOCl'yS斌sizeandgrowthorientationandmorphologyoffilm；②Preparehighdensityvertically-alignedZnOnanorodsarmy；③DopingmodificationofZnObyAIelementsdopin＆makingisgoodforchargeseparationandtransfertoimprovethephotoelect

7、ricconversionefficiency；④rnlecurrentstudyinvestigatestheperformanceofdye-sensitizedsolarcellsbasedonundopedZnOandAI-dopedZnOnanorodsarrayphotoanode．Aimattheabove-mentionedidea,thispapermainresearchcontentsasfollows：(1)ZnOseedinglayerfilmWaspreparedbyD．C．reacti