znoznse ii型同轴纳米线制备及光伏应用

《znoznse ii型同轴纳米线制备及光伏应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、f螋Y23』㈥434㈣9603加J厦门大学学位论文著作权使用声明本人同意厦门大学根据《中华人民共和国学位条例暂行实施办法》等规定保留和使用此学位论文，并向主管部门或其指定机构送交学位论文(包括纸质版和电子版)，允许学位论文进入厦门大学图书馆及其数据库被查阅、借阅。本人同意厦门大学将学位论文加入全国博士、硕士学位论文共建单位数据库进行检索，将学位论文的标题和摘要汇编出版，采用影印、缩印或者其它方式合理复制学位论文。本学位论文属于：()1．经厦门大学保密委员会审查核定的保密学位论文，于年月日解密，解密后适用上述授权。／(＼／)2．不保密，适用上述

2、授权。(请在以上相应括号内打“√”或填上相应内容。保密学位论文应是已经厦门大学保密委员会审定过的学位论文，未经厦门大学保密委员会审定的学位论文均为公开学位论文。此声明栏不填写的，默认为公开学位论文，均适用上述授权。)声明人(签名)：哲易尹刀侈年石月弓日摘要近年来，能源危机和环境污染等问题逐渐加深，太阳能作为一种取之不尽、用之不竭、无污染、不受地域限制的清洁能源，太阳能电池的发展引起了人们的极大关注。然而，受限于太阳能电池的生产成本较高、效率较低，未能实现大规模商业化应用。对于提高太阳能电池光吸收和利用效率而言，采用纳米材料特别是纳米线是一种较

3、为有效的方法，其不仅具有比表面积大、晶体质量好等优点，而且阵列结构还可以减少光反射、增加光耦合。目前，ZnO基半导体纳米材料由于原料丰富、生长技术相对成熟而受到广泛关注。最近研究表明，利用ZnO和ZnSe等材料形成的II型异质结构可实现电子．空穴对的有效分离，在光伏器件中具有重要的应用前景。然而，ZnO和ZnSe均为宽带隙半导体材料，不利于太阳光有效吸收。为此，如何调控纳米结构材料，降低材料有效带隙成为目前的研究热点。为此，本文优化了垂直排列ZnO纳米线阵列的制备参数及工艺，并详细研究了应力及相结构与材料有效带隙间的内在联系，提出利用应变调控

4、异质界面量子能级间的跃迁方式，以将材料的有效带隙拓展至红外波段的方法，取得了以下几方面成果：(1)采用化学气相沉积法，通过生长温度、氧流量及Zn蒸汽压等参数优化，制备出垂直ZnO纳米线阵列。SEM、XRD表征结果显示，制备的ZnO纳米线为六方纤锌矿结构，沿(001)方向生长，取向一致性好。紫外．可见透射光谱和光致发光谱研究结果表明，ZnO纳米线具有较好的晶体质量。(2)进一步制备了不同壳层厚度的II型ZnO／ZnSe同轴纳米线阵列。SEM、XRD、TEM等研究结果显示，同轴纳米线ZnO芯层表面会优先共格生长一层纤锌矿结构ZnSe材料，且通过控

5、制内芯层的直径和外壳层厚度，可调控其晶格常数。当芯层较粗、壳层较薄时，共格生长层晶格常数与ZnO接近；当芯层较细、壳层较厚时，共格生长层晶格常数与ZnSe接近。紫外．可见透射光谱结果显示，随着壳层厚度的增加，共格生长层晶格常数变大，同轴纳米线的有效带隙变小，在红外波段的吸收范围增宽，强度增强，更适合于太阳能电池的应用。(3)利用上述制各的II型ZnO／ZnSe异质结同轴纳米线，制作出宽带隙基半导体纳米线太阳能电池。外量子效率测试结果显示，太阳能电池在红外波段就开始有光伏响应，其中，具有20nm厚ZnSe的太阳能电池的响应阈值为1300nm(O

6、．95eV)，在392nm(3．16eV)处获得最大外量子效率达82％，而50nm厚ZnSe的太阳能电池的响应阈值更低，延伸到1350nnl(0．92eV)，在410nm-430nm(2．88～3．02eV)范围内获得最大外量子效率为75％，光电转换效率达1．19％。这些结果说明我们制备的ZnO／ZnSe同轴纳米线具有高的界面质量和II型界面跃迁吸收效率，且其有效带隙可通过应变和相结构调控，实现近全光谱吸收，有望成为新型高效的太阳能电池功能结构材料。关键词：II型异质结；同轴纳米线太阳能电池；ZnO／ZnSeAbstractInrecenty

7、ears，globalenergycrisisandtheincreasingenvironmentalpollutionhaveattachedmoreandmoreattentions．Asoneofthemostabundantanduniversallyavailablesources，solarenergyprovidedaviableroutetoaddressthesepressingissues．Inthislight，greateffortsweremadeforthedevelopmentofsolarcell，andsi

8、gnificantprogresswasachieved．Nevertheless，thepracticalapplicationofsuchdevicesisre