ZnO基纳米结构的制备及其在染料敏化电池的应用.pdf

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1、论文作者签名指导教师签名论文评阅人1：至匿拯熬援(逝江态堂2评阅人2．王蟹主熬援(逝江太堂2评阅人3：至拯国熬援(扭划电壬叠垫太堂2评阅人4：评阅人5：答辩委员会主席：委员1：委员2：委员3：委员4：委员5：Author’Ssignature：一‘●‘bupervisor7Ssignature：ExternalReviewers：￡!Q￡丛i旦g坠垫№g(圣h叟ii垫gL也iY星￡墨i垃)￡￡Q￡圣hiY坠业旦g(圣h宝j娃塑g!地iY星!墨i鲤)．Prof．ZhenguoJi(HangzhouDianziUniversity)．．．．．．．Examining

2、CommitteeChairChairperson：里!Q￡』i垒旦gpi盟g]匦(兰h自i垦ng堕望iY曼!墨i垃)ExaminingCommitteeMembers：△墨墨Q堡i丛曼￡￡Q￡L曼iLi(Zh自i亟ng!也iY星r曼i鲤)＆星墨星垦r坌h△墨墨Q￡i丛曼：!丘Qng量兰ngLi丛(Zh自i鱼堕g!=!堕iY曼!=墨i垃)￡rQ￡丛i旦g丛坌丑翌鲨堑g(Zh自i鱼ngL地iY鱼r曼i垃)￡rQ￡ZhiY坠)＆垒ng(Zh自i鱼ng!血iY曼!墨i啦)。△墨曼Q坌i丛坌P煦￡Zh鱼ng!i堑HQ塾g(Zh自i亟ng堕逝Y丛曼i啦)Dateofor

3、aldefence：March9m201㈣8洲7⋯5Ⅲ3川9洲8¨iii●lI哪Y浙江大学研究生学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。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，也不包含为获得浙堑太堂或其他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己在论文中作了明确的说明并表示谢意。⋯一虢券哆弩一期：训年⋯伸学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解堑江太堂有权保留并向国家有关部门或机构送交本论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅

4、。本人授权逝江太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)导师签名：签字日期：少，侔弓月／／日趁7肌埘哆湖斋年名"．剑加作乳蚶瑚醣日、∥p，-锄泮剿签前言纳米材料具有大的比表面积、小尺寸效应、界面效应、量子效应等特点，在光、电、声、磁等方面表现出优异的性能，成为21世纪炙手可热的新兴材料。纳米科学和技术是具有前沿性、交叉性的新兴研究领域，涉及各类学科。半导体纳米线和纳米带、金属氧化物纳米线和纳米带等材料的基础理论研究、开发与应用是目前世界上关注的热点

5、之一。在纳米材料体系中，继碳纳米管和GaN之后，一维的ZnO纳米材料成为目前研究的重要对象。ZnO是一种具有压电和光电特性的半导体材料，常温下的禁带宽度是3．37eV，同时它的激子结合能高达60meV，远大于GaN(25meV)，可以实现在室温或更高温度下的激子．激子碰撞的受激辐射，是制备室温紫外激光器的理想半导体材料。目前，ZnO纳米线阵列被广泛应用在发光二极管(LED)，场效应晶体管(FET)，紫外探测器、太阳能电池等各类器件研究上，如何使用CVD方法重复可控的制备良好的ZnO纳米线阵列是本文的一个立足点，对于各类基于ZnO纳米线阵列的器件研究也有深远意义

6、。在另一方面，自从1991年瑞士Gratzel教授领导的研究小组在Nature发表了有关Ti02染料敏化太阳能电池的研究以来，其染料敏化电池的结构、机理、材料本身都吸引了国内外课题组的研究。作为Ti02最大的潜在替代材料，ZnO则以它形态多样，高电子迁移率等等在染料敏化太阳能电池的研究中独占一隅。在文献阅读的基础上，我们希望通过Ti02对ZnO纳米线阵列的表面修饰，可以有效地抑制ZnO导电电子的复合反应，提高开路电压，进而提高光电转换效率。此外，提高ZnO纳米线和Ti02纳米颗粒的晶体质量也可以有效地提高光的散射性能，增加可见光的吸收。因此本文通过尝试用热蒸发

7、法制备垂直ZnO纳米线阵列，同时利用各种测试手段表征纳米线的结构和性能，初步讨论纳米线阵列的生长机制，致力于生长晶体质量好的纳米线阵列。同时对ZnO纳米线阵列进行包覆修饰，测定染料敏化太阳能电池的光电转换效率。在文章中主要包括下列内容：(1)多种方法预处理制备ZnO一维纳米线，分析其生长机制。(2)通过控制籽晶层或者工艺参数可控生长垂直ZnO纳米线阵列。(3)ZnO／Ti02核壳结构的生长以它在染料敏化太阳能电池中的应用。摘要本文中我们采用热蒸发法制备垂直可控的ZnO纳米线阵列，通过简单的旋涂钛酸四丁酯水解溶液并进行退火处理，成功在ZnO纳米线阵列上生长Ti0

8、2壳层结构。利用扫描电子显微镜，高分辨