cds量子点敏化tiolt2gt光电极材料的制备和性能研究

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1、塑望查堂堡主兰垡笙苎——摘要太阳能电池具有清洁无污染，能量取之不尽、用之不竭的特点，成为人们研究的热点。本文综合阐述了太阳能电池的发展历史，太阳能电池的材料、结构，发展状况及存在的问题等，在结合上述阐述的基础上，提出了用量子尺寸的CdS敏化Ti02太阳能电池的设想。Ti02是一种廉价、安全、应用范围广的太阳能电池用材料，但是由于其禁带宽度较大(3．2ev)，使其只能吸收太阳光中的紫外部分，导致其转化效率较低，因此要对其进行敏化，提高其转化效率，达到实用化的目的。CdS的禁带宽度只有2．42ev，且其能带位置决定了其可以用来敏化Ti02电极，但是在Ti02电极上覆盖一层CdS

2、膜，其敏化效果不是很明显。因此，很多学者致力于用量子尺寸的粒子来敏化Ti02电极。但是，CdS纳米粒子由于有较高的比表面积，易于团聚，因此提出用导电聚合物包裹CdS粒子，来防止其团聚。同时，用自组装的方法，将制备的结晶性能好的CdS粒子，复合到多孔Ti02薄膜中，来达到敏化的目的。本研究共分为三个部分：一是探索制备导电聚合物聚苯胺(SPAn)包裹的CdS纳米粒子；二是探索用水热法制备未经包裹的量子尺寸的CdS粒子；三是研究量子尺寸的CdS粒子敏化的Ti02光电极。用水热法制备了SPAn包裹的CdS粒子，研究了不同的SPAn的含量、反应温度、反应时间、不同的溶剂、不同的表面修

3、饰剂对SPAn包裹的CdS粒子的影响。研究表明：SPAn能有效的在CdS粒子的外层形成包裹层，但是不能很好的消除团聚，导致粒子的尺寸较大，团聚尺寸可达20rim以上，大大的超过了cds粒子的量子尺寸(6nm)，故而在量子点敏化Ti02电极上不具有实用性。鉴于上述原因，本文还研究了用水热法制备的未经包裹的CdS粒子。用水热微乳法制备得到了结晶性能好的，尺寸在10nm以下的CdS粒子，且粒子的大小随着水与表面活性剂的摩尔比的增大而减小。但其尺寸仍在6nm以上，在此基础上，研究了不同的表面活性剂及不同PH值条件下制备的CdS粒子，结果表明：在碱性条件下用水热法制备的CdS粒子，其

4、大小可达到6rim一下，且团聚浙江大学硕士学位论文较轻。结合上面的研究，通过巯基乙酸的桥连作用，将不同尺寸的CdS粒子，复合到多孔Ti02薄膜的表面和孔洞中去。通过对其光电性能的测试发现，量子尺寸CdS能有效的提高Ti02的光电流，且光电流随着CdS粒子尺寸的减小而增大，当CdS的尺寸达到6rim以下时，得到的复合电极的光电流比未敏化的Ti02电极要高出两倍左右，这不仅要归功于CdS在可见光部分的吸收，还要归功于CdS粒子的量子尺寸效应。关键词：太阳能电池；Ti02；水热法；SPAreCdS纳米粒子I】浙江大学硕士学位论文AbstractSolarcellshavereac

5、hedmuchattentionnowadaysforlts10Wcost．cleannessandendlessness．InthispapeLthematerialandthestructureofdifferentkindsofthesolarcellswereexpatiated．Therelationofnano-materialandthesolarcells，thedevelopmentofthesolarcellsandtheproblemsinthesolarcellswerereviewed．Asakindofcheapandsafesemiconduc

6、tormaterial，Ti02hasbeenextensivelyinvestigatedinthefiledofsolarcells．Butitcan’tabsorbthesolarradializationeffectivelyforitswideband—gap．Onewaytosolvethisproblemistousearrowband—gapsemiconductormaterialtosensitizeit．CdSwiththeband-gapof2．42evisatypicalsemiconductormaterialtosensitizeTi02ele

7、ctrodes．ManyresearchersnowareinterestedinquantumdotssensitizedTi02solarcells．However,nano-particleswithquantumdimensionareinclinedtoreunite．Tosolvetheproblem，inthepresentstudy,theconductingpolymer(SPAn)WaSemployedtopackthenano-particlestoavoidreuniting．Atthesa