CdS量子点敏化透明TiO,2纳米管阵列光阳极材料的制备和性能研究

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1、武汉理工大学硕士学位论文摘要太阳能电池作为一种清洁无污染的新能源技术而备受关注。本文对太阳能电池的发展历史，太阳能电池的分类、结构及原理、发展状况及存在的问题等进行了综述，其中染料敏化Ti02太阳能电池可望在现有太阳能电池基础上大幅度降低成本，但是由于其禁带宽度较大(3．2eV)，使其只能吸收紫外光，导致其转换效率较低，因此要对其进行敏化，以提高其转换效率。本文提出了用CdS量子点敏化透明Ti02纳米管阵列薄膜太阳能电池的设想。首先采用阳极氧化法在ITO导电玻璃上制备透明的Ti02纳米管阵列电极，然

2、后采用连续离子层沉积法在Ti02电极上沉积CdS量子点，制备CdS量子点敏化Ti02光阳极，并组装电池对其进行性能测试和表征。主要研究内容和结果如下：1、采用磁控溅射法在ITO玻璃上沉积高质量的金属Ti膜，然后在NH4F的乙二醇溶液中进行阳极氧化，再经热处理，制备出透明Ti02纳米管阵列。分析了Ti膜制备和阳极氧化工艺参数对Ti02纳米管阵列形貌和性能的影响。结果表明：在300℃、功率为150W、0．5Pa氩气分压下沉积1h，能够得到致密、均匀、与基板结合紧密的Ti膜；阳极氧化电压为40V，电解液组

3、成为0．3wt％NI-hF、lv01％H20的乙二醇溶液，热处理温度为450℃，热处理时间2h，能够制备出90-,100nrn，管壁为20nm左右，管长为1．671．tm的透明的锐钛矿型Ti02纳米管阵列电极。2、采用连续离子层沉积法，以CA(N03)2、Na2S为Cd2+、S2-的离子源，在不同溶剂中制备CdS量子点敏化Ti02光阳极。分析了溶剂和循环沉积次数对制备光阳极性能的影响。结果表明：以乙醇、甲醇／水为溶剂，能够增大Ti02纳米管对CdS的吸附能力，沉积的CdS量子点的尺寸为5～10nm，

4、在(110)晶面有结晶取向，经4次循环沉积，CdS量子点敏化Ti02纳米管光阳极的转换效率最高。关键词：透明Ti02纳米管阵列；CdS量子点；太阳能电池武汉理上大学硕士学位论文AbstractSolarcellisinmanypeople’Sgraceforitscleannessandnon-pollution．Inthepaper,thedevelophistory,currentsituationandexistingproblemofsolarcellareexpatiated，thestr

5、ucturesandprinciplesofdifferentkindsofsoalrcellarereviewed．Ofwhich，thedye—sensitizedTi02solarcellisexpectedtoreducethecostsofthepresentsoalrcell．Ti02Callonlyabsorbtheultraviolet—lightforthewideband—gap(3．2eV)，whichresultstothelOWconversionefficiency．It

6、isessentialtosensitizeit．Then，theassumptionofCdSquantumdotssensitizedZi02nanotubearraysfilmsolarcellisplottedout．Firstly,thetransparentTi02nanoubesarrayelectrodeontheITOglassisfabricated，andthentheCdSquantumdotsaredepositedontheelectrodebysuccessiveion

7、iclayeradsorptionandreaction(SILAR)technique．Lastlythesolarcellisassembledbyuseoftheelectrodeasanode．Themaincontentsandtheresultesarelistedasfollow：(1)ThetitaniumfilmwitllgoodquantityisdepositedontheITOglassbymegnetronsputtering,andthenthetransparentTi

8、02nanotubesarrayfilmispreparedbyanodizingtitaniumfilmsintheethyleneglycol(EG)electrolytesolutioncontainingNH4Fandannealing．Theresultsshowthat：Theopticaldepositionparametersisthat：thesubstratetemperatureiskeptat300oC，Thebasechamberpressu