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时间:2019-03-15
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1、中图分类号:064密级:公开UDC:540学校代码:10094硕士学位论文(学历硕士)金属硫化物的合成及其在量子点敏化太阳能电池中的应用SynthesisofMetalSulfidesandTheirApplicationinQuantum-Dot-SensitizedSolarCells研究生姓名:郑海阔指导教师:武明星教授学科专业:物理化学研究方向:电化学论文开题日期:2015年10月20日二〇一七年三月十八日中图分类号:064密级:公开UDC:540学校代码:10094硕士学位论文(学历硕士)金属硫
2、化物的合成及其在量子点敏化太阳能电池中的应用SynthesisofMetalSulfidesandTheirApplicationinQuantum-Dot-SensitizedSolarCells作者姓名:郑海阔指导教师:武明星教授学科专业:物理化学研究方向:电化学论文开题日期:2015年10月20日I摘要量子点敏化太阳能电池(QDSC)是近几年新兴的一种太阳能电池。由光阳极、电解液、对电极三部分构成。在对电极材料中,Pt因其较强的催化性和导电性,成为广泛使用的对电极材料。然而,Pt价格昂贵、与硫化物电
3、解液有很强的键合作用,限制了Pt在QDSC中的应用。为了打破QDSC对电极材料选取的桎梏,开发新型对电极材料已迫在眉睫。金属硫化物材料具有较强的稳定性和较高的催化能力,是最有希望替代贵金属Pt的材料。本文主要从两方面入手,首先制备ZnO列阵;其次,合成金属硫化物材料并应用于ZnO列阵中。具体操作如下:首先,合成棒状ZnO列阵,并通过控制化学浴沉积(CBD)的条件,使ZnO吸附CdS量子点,以CuS作为对电极。经测试发现:生长时间为1.5h,ZnO的长度为2.40µm时,效率最优——1.83%。在后续的对电极
4、测试中将使用此条件下的光阳极。其次,利用水热法制备球形的FeS2、Co9S8、NiS、ZnS以及花片球形的CuS,粒径分别为:10µm、1µm、200nm、300nm以及3µm。组装成以ZnO为光阳极、金属硫化物为对电极的QDSC。经测试:除导电性差的ZnS效率(0.14%)要低于Pt(0.3%),其余硫化物电极效率均高于Pt电极,其中NiS表现出最优的电池效率——2.45%。综上所述,本文成功合成出一系列硫化物对电极材料,在一定程度上拓宽了QDSC对电极材料的选取范围,降低了QDSC的生产成本,使大面积生
5、产QDSC成为可能。关键词:量子点敏化太阳能电池ZnO光阳极对电极金属硫化物IIIAbstractQuantumdotsensitizedsolarcells(QDSC)isanewtypeofsolarcellsinrecentyears.Itcontainsthephotoanode、electrolyteandcounterelectrode(CE).PtisthemostwidelyusedforCEduetoitshighelectricalconductivityandcatalyticacti
6、vity.However,Ptisexpensiveandbondedstronglywithelectrolytesolution,whichlimitsitsapplication.Toovercomethisdemerit,manyeffortshavebeenmadetoexploitnewmaterialsforQDSC.IntheQDSCCEmaterialrange,themetalsulfidesmaterialisthemostpotentialtoreplacepreciousmetal
7、PtduetotheexcellentstabilityandcatalyticabilityThisarticlemainlydiscussedintwoaspects:Firstly,theZnOnanorodphotoanodewassuccessfullysynthesized,Secondly,thementalsulfidesCEmaterialwassynthesizedandappliedtoZnOphotoanode.Specificoperationsasfollow:Firstly,t
8、heZnOnanorodarrayshasbeensynthesizedbythewayofHydrothermalmethod.WecontroltimeandtemperatureformakingCdSquantumdotbeadsorbedonthebasisofchemicalbathdisposition(CBD),theCEisCuS.Byelectrochemicalexperiment,ther
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