氰桥混配物复合修饰光电极的制备及其光电性质.pdf

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1、第29卷第8期应用化学Vo1．29Iss．82012年8月CHINESEJOURNALOFAPPLIEDCHEMISTRYAug．2012CulnSe2／氰桥混配物复合修饰光电极的制备及其光电性质李婷婷马永钧刘婧何春晓周敏彭波(甘肃省生物电化学与环境分析重点实验室，西北师范大学化学化工学院兰州730070)摘要利用电沉积法在氰桥混配物预修饰的玻璃碳电极上再沉积CuInSe：半导体材料，制备了一种复合型修饰光电极(Eu．Fe-Mo／CulnSe)。以含cu“、In3、seo；一及柠檬酸钠的酸性水溶液为电镀液，通过优化寻找到电镀液中最佳的Cu：In：Se料液比例

2、，用恒电位电沉积法可以制备出具有良好光电效应的复合型修饰光电极。用SEM、EDS技术对复合修饰光电极的表面形貌及其修饰材料的元素组成进行了表征；以6Ow的普通FI光型白炽灯为光源，采用开路电压和计时安培法研究了该复合修饰光电极的光电性质。测得该光电极的响应光电压大于30mV，响应光电流密度大于8．9×10A／cm。实验结果表明，该复合修饰光电极呈现典型P型半导体的光电性质。关键词CuInSe：，光电极，光电性质，氰桥混配物中图分类号：0657．1文献标识码：A文章编号：1000-0518(2012)08-0954-08D0I：10．3724／SP．J．109

3、5．2012．00405三元合金CuInSe是一种类似黄铜矿结构，能隙为1．1eV的半导体材料¨J，CuInSe薄膜是极具潜力的光电材料引，也是一种高效能的太阳能电池材料H。据目前的报道，它对光的吸收转换可达到20％[63，具有较高的光吸收系数(达10cln)，通常只需1—2txm即可满足作为太阳能吸收层的要求，其光电转换效率高、寿命长，抗辐射能力强，而且生产成本比单晶体硅低，这些优点使得CuInSe薄膜太阳能电池成为当今光伏能源研究领域的热点。同时，CuInSe材料因其具有稳定、高效、低成本和环保等特点而受到国内外光伏材料研究者的重视¨J。CuInSe：薄

4、膜的制备方法主要有真空蒸发法、磁控溅射法、脉冲激光沉积法和电沉积法¨等。在各种CuInSe制备方法中，溅射、真空蒸镀等物理气相沉积法(PVD)需要昂贵的真空设备和复杂的制备工艺。电沉积法由于具有非真空、廉价、简便、高效等优点，得到了广泛重视_2。电化学沉积制备CuInSe薄膜时，其组成和厚度可以通过加料成分的计量比变化和电沉积时间来控制，所以电沉积法成为一种极具发展潜力和竞争力的CuInSe(CIS)薄膜制备方法0。在玻璃碳电极上以电沉积法制备CuInSe受很多因素的影响，包括沉积液的组成、沉积电位的选择以及电解质的pH值等。因为cu、In和se3种元素各自

5、的沉积电位相差比较大，电镀液中加入的3种物质比例与CuInSe合金中3种元素的理论比例有差别，所以常加入络合剂柠檬酸钠，并在精确控制电沉积法的实验条件下才能同步得到CuInSe合金。此外，改变电沉积CulnSe基底材料的化学组成对其成膜的稳定性和光电性质均有促进作用。据文献报道，在玻璃基板上真空喷镀一层金属钼作为基底材料时，用电沉积法制备出CulnSe(Mo／CulnSe)膜的致密性好、空隙度低，且在表征过程中比较稳定。使用TiO半导体光敏材料在光电催化的应用方面已有许多文献报道，而以CuInSe：膜为半导体光敏材料做光电催化应用的文献报道很少。近年来，含稀

6、土成分的哇厂_3d氰桥无机配合物以其特殊的磁学和电催化性质得到重视，其分子中存在有机配体配位的杂化型氰桥配合物也得到了广泛发展。2011-．09-09收稿，2011．11-28修回’甘肃省自然科学基金资助项目(096RJZAI17)通讯联系人：马永钧，教授；Tel：0931~971533；Fax：0931~971989；E—mail：mayj@nwnu．edu．cn；研究方向：环境电分析化学第8期李婷婷等：CulnSez／氰桥混配物复合修饰光电极的制备及其光电性质955本研究采用邻苯二甲酸根离子为稀土离子配体，以Mo]一作为阴离子配体，并以铁氰根离子为氰桥构

7、筑块，按文献方法可制备出Eu．Fe．Mo氰桥混配化合物修饰电极。这种新型无机氰桥化合物分子结构中同时含铕、铁和钼元素，以此无机氰桥化合物修饰的玻璃碳电极为基底再电沉积CuInSe：可制备出一种含CuInSe：光敏材料成份的复合型修饰光电极(Eu,Fe—Mo／CuInSe：)，这种具有独特光电性质的新型复合型修饰光电极有望在光电催化研究领域内得到广泛的应用。1实验部分1．1仪器和试剂CHI832型电化学工作站(上海辰华仪器公司)；SK2200HP型超声波清洗器(上海科导超声波仪器有限公司)；PB．10型酸度计(德国，Sa~ofius仪器有限公司)；JSM-67

8、01型场发射电子扫描显微镜(SEM，日本JEOL公司