基于胶体Ⅱ-Ⅵ族半导体量子点的全无机光伏器件研究.pdf

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1、Researchofall-ino玛anicqu龇mmldotsolarcellsbasedoncolloidII．ⅥsemiconductorqwmtumdotsADisse僦ionSubmittedtoSo龇tImive璐毋F0rmeAcademicDe舯eofM硪rofEng碱gBYLiZh蛐g-yangSupervisedbyProCZhangJh-yuSchoolofEleC仃0nicScienCe锄dEngineeringSoumeaStUl曲ers时№h，2012㈣_洲岫删㈣㈣Y2272376东南大学学位论文独创性研——本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指

2、导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：垄正阻日期：盈12：丝二f东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布(包括以电子

3、信息开式刊登)论文的全部或部分内容。论文的公布(包括以电子信息开式刊登)授权东南大学研究生院办理。研究生签名：奎正幽导师签名：罅面日期：摘要胶体纳米材料的快速发展对开发新型的低成本、高效率的太阳能电池具有重要的影响。近年来，利用胶体法合成的半导体量子点以其杰出的光电性能吸引了广泛的关注及研究。本文概述了胶体量子点太阳能电池的研究及发展现状，并对基于胶体Ⅱ．Ⅵ族半导体量子点的全无机光伏器件特性进行了研究。首先，采用胶体法合成了Cdse以及CdTe胶体量子点。ⅡM图像表明合成的量子点具有均一的颗粒分布，良好的单分散性。基于合成的胶体量子点利用溶液旋涂法制备了邛O，ICdTe，I

4、CdSc／：甜结构的全无机量子点薄膜太阳能电池。由于在器件合成过程中，CdTe薄膜作为旋涂C‘lse量子点溶液的基底层，因此需进行退火处理，并对退火前后的CdTe薄膜进行了Ⅺ文D以及AFM表征。其次，测量了该器件在室温以及变温(温度范围77lo．317K，温度间隔为：97K、117K、137K、157K、177K、197K、217K、237K、257K、277K、297K、317K)条件下的I-v特性曲线，并利用开路电压衰减(OC、仍)技术以纳秒光脉冲(光脉冲宽度8璐、频率为10Ik)作为激发光源，获到了全无机胶体量子点太阳能电池在不同温度(97K-317K)条件下的开路电

5、压瞬态响应曲线。实验及测量分析结果表明：1．在室温下全无机胶体量子点太阳能电池开路电压V0c为0．88V、短路电流不℃为4．2玎认／an2、填充因子FF约为30％、太阳能电池光电转化效率约为1．1％(AG1．5)。2．电池的载流子分离机制类似于有机给体／受体(D，A)结构太阳能电池，载流子分离的驱动力来源于在CdTe和Cdse界面所形成Ⅱ型异质结，电子和空穴在界面处分离并发生定向扩散，产生了光伏效应。3．电池的最大开路电压不再取决于正负电极功函数之差，而砧电极和Cdse量子点薄膜界面问的费米钉扎效应，影响了开路电压的大小。4．电池的并联电阻、串联电阻、短路电流、开路电压均具

6、有温度依赖的特性，电池中量子点间电荷的传输可以用一个热激活跳跃的过程来描述。5．电池在低温(97l；＆77K)及高温(277K-317k)区域的精确的载流子寿命被分离出来，分别为0．369邺和6．25×l矿螂。最后，用胶体法合成了C粼dTe核壳结构的Ⅱ型量子点，并将其应用于ITo／QlTe，cdse-C‘rr则dm结构全无机太阳能电池，并测量了电池的I叫特性曲线。关键词：太阳电池，载流子寿命，开路电压衰减技术，温度东南大学硕士学位论文AbStraCtR∞钮t纵lv锄cesinCOUoidaln锄IDHcrys协IsarehjI、，ingadl韧ma6ci玎瞳pacton也e

7、devel‘)p】撇Intofne斌gen盯撕0nlow啪standhigb【-c伍ci钮cy∞l缸ceuS．IlI阳∞ntyea璐，∞noidal舭呦蛐d吣(QDS)forits0Ⅲstandj啦0pl湖雕for姗溉haSa土幢扯匆edwide缸钯删ion锄d代8嘲托hThis枷c：Icpmvidcsan01rerv主e、Voftlledevel0】如嚏∞tof∞Uo瑚qum：tI】lmdotsoIar∞Us，alI-ino嶝anicp】10tov0脑cile_、，i∞’s舯聊剃髂based∞Ⅱ-Ⅵ鳓吐枷№QDs