PbS量子點(diǎn)及石墨烯復(fù)合材料在太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用研究.pdf

1、太陽(yáng)能電池應(yīng)用前景廣闊，現(xiàn)有太陽(yáng)能電池存在明顯的缺陷，開(kāi)發(fā)一種新型太陽(yáng)能電池材料勢(shì)在必行。量子點(diǎn)材料和石墨烯材料具有特殊的光電性能，是太陽(yáng)能電池新材料的研究熱點(diǎn)。本文以研究PbS量子點(diǎn)材料和石墨烯復(fù)合材料在太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用為出發(fā)點(diǎn)，分別制備了PbS量子點(diǎn)材料、石墨烯材料、石墨烯摻雜二氧化硅復(fù)合材料和石墨烯摻雜四氧化三錳復(fù)合材料，并系統(tǒng)研究了上述材料在太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用。通過(guò)化學(xué)合成的方法，使反應(yīng)物通過(guò)有機(jī)體系溶解成前驅(qū)體，混合后瞬間高

2、溫成核生長(zhǎng)，然后迅速降溫抑制產(chǎn)物繼續(xù)生長(zhǎng)。通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)過(guò)程制備了PbS量子點(diǎn)材料，通過(guò)近紅外吸收光譜、XRD、TEM等表征手段證明制備的量子點(diǎn)表面缺陷少，具有明顯的量子尺寸效應(yīng)和量子限域效應(yīng)，粒徑分布在5nm左右。將PbS量子點(diǎn)和TiO2納品薄膜制備成異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池，通過(guò)測(cè)試組裝的I-V曲線，可知其效率達(dá)0.65％，并且用掃描電鏡觀察到所制備的異質(zhì)結(jié)電池結(jié)構(gòu)完整。
　　本文以氧化石墨烯(GO)為原料，通過(guò)水合肼熱還原法制備出具有

3、氧化還原催化性能的新型碳材料石墨烯(RGO)。并將化學(xué)性能非常穩(wěn)定的二氧化硅摻雜入RGO中，制備成RGO/SiO2復(fù)合材料。將RGO和RGO/SiO2復(fù)合材料用刮涂法制成對(duì)電極，通過(guò)XRD，XPS，SEM測(cè)試手段考察了兩種材料的微觀形貌及增強(qiáng)機(jī)制，并用CV, TAFEL，EIS測(cè)試方法測(cè)試并比較了RGO及RGO/SiO2復(fù)合材料對(duì)電極的催化能力。將兩種材料應(yīng)用于染料敏化太陽(yáng)能電池中，進(jìn)行進(jìn)一步的測(cè)試，其中采用RGO/SiO2對(duì)電極組裝成

4、的電池的光電轉(zhuǎn)化效率達(dá)到4.03％。比較發(fā)現(xiàn)，通過(guò)摻雜SiO2，電池效率提高了37.5％。將MnO2混合入GO中，加入水合肼，將混合物還原成RGO/Mn3O4復(fù)合材料。通過(guò)XRD，XPS，F(xiàn)TIR, SEM，TEM，氮?dú)獾奈胶兔摳綄?shí)驗(yàn)等測(cè)試手段確定了RGO/Mn3O4的物相組成和微觀形貌，將不同比例的RGO和Mn3O4制備成RGO/Mn3O4-1、RGO/Mn3O4-2、RGO/Mn3O4-3對(duì)電極，并用CV, TAFEL，EIS測(cè)試