一维铁基半导体薄膜电极的制备及其光电性质的研究

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1、分类号：单位代码：10140密级：学号：4031531805硕士学位论文中文题目：一维铁基半导体薄膜电极的制备及其光电性质的研究PreparationofThinFilmElectrodesBasedonOne-DimensionalIronOxideSemiconductorandTheir英文题目：PhotoelectricProperties论文作者：李迎指导教师：张宇副教授专业：物理化学完成时间：二〇一八年五月申请辽宁大学硕士学位论文一维铁基半导体薄膜电极的制备及其光电性质的研究PreparationofThinFilmElectrodesBas

2、edonOne-DimensionalIronOxideSemiconductorandTheirPhotoelectricProperties作者：李迎指导教师：张宇副教授专业：物理化学答辩日期：2018年5月29日二〇一八年五月·中国辽宁辽宁大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下独立完成的。论文中取得的研究成果除加以标注的内容外，不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，不包含本人为获得其他学位而使用过的成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中进行了标注，并表示谢意。本人完全意识到本声明的法律结果由

3、本人承担。学位论文作者签名：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的原件、复印件和电子版，允许学位论文被查阅和借阅。本人授权辽宁大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。同时授权中国学术期刊（光盘版）电子杂志社将本学位论文收录到《中国博士学位论文全文数据库》和《中国优秀硕士学位论文全文数据库》并通过网络向社会公众提供信息服务。学校须按照授权对学位论文进行管理，不得超越授权对学位论文进行任意处理

4、。保密（），在__年后解密适用本授权书。（保密：请在括号内划“√”）授权人签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日摘要太阳能电池是太阳能利用中可实现光电转换的一种有效手段，其中具有光电转换性能的半导体材料已成为研究热点。α−Fe2O3是一种常见的半导体材料，带隙宽度为2.1eV，由于其化学稳定性好、成本低、在可见光区可吸收光子等优点成为在太阳能电池中具有潜在应用的半导体材料。尽管α−Fe2O3拥有诸多优点，但同时也存在着光生电荷寿命短、电子迁移率较低等缺点，现有报道中的实际光转化效率也比理论效率低的多。为了克服这些问题，构建异质结构和辅助掺杂就成为了

5、解决问题常用的两种方法。BiOI被视为新一代高效、环境友好、可见光响应的半导体光电极材料，化学稳定性高，禁带宽度窄。但单体BiOI中光生电子和空穴在迁移过程中仍然有较大复合几率，大大降低了其光催化效率和光电转换性能。本文利用构筑异质结构和Bi辅助掺杂这两种方式分别制备了Fe2O3/BiOI复合光电阳极和微量掺杂Bi的Bi-Fe2O3光电阳极，并将其应用在太阳能电池当中。对其形貌、光电转换性能等方面进行表征，研究并探讨出光生电子和空穴产生以及传输的机理。本文主要工作如下：1．采用水热合成法制备了生长于导电玻璃（FTO）基底上的Fe2O3纳米棒阵列，通过化学

6、浴沉积（CBD）法成功地将BiOI与Fe2O3纳米棒阵列复合在一起，制备了一种新型太阳能电池光阳极。n型半导体Fe2O3与p型半导体BiOI复合所形成的n-p异质结构能够有效促进光生电子-空穴对的分离进而提升太阳能电池的光电转换效率，通过控制化学浴沉积的循环次数可实现光电转换效率的最大化。基于Fe2O3/BiOI光电阳极的太阳能电池，模拟太阳能电池的效率最高可达0.55%，开路电压和短路电流分别可达到0.41V和4.89mA•cm-2，FF（%）为33.4。此项研究为发展低成本、环境友好并且可应用在太阳能电池中的光电材料提供了一种可行方法。2．采用水热法

7、在FTO导电玻璃基底上合成了一种Bi微量掺杂的Fe2O3纳米棒薄膜电极。通过控制Bi(NO3)3·5H2O的量，可以制备出不同Fe与Bi摩尔比的Bi-Fe2O3光电极。所得的Bi-Fe2O3光电极与单纯Fe2O3光电极相比，纳米结构没有发生变化，但在光电流、光电压等光电性能方面都有明显提升，基于Bi-Fe2O3I光电阳极制备所得的太阳能电池展现出优秀的光电性能，光电转换效率最高可达0.20%，其中短路电流为2.67mA•cm-2，开路电压为0.30V，FF（%）为25.0。关键词：太阳能电池，碘氧化铋（BiOI），三氧化二铁（Fe2O3），异质结构，Bi

8、掺杂IIABSTRACTSolarcellisonekindofeffectiv