基于一維ZnO納米材料有序陣列雜化太陽電池的研究.pdf

1、本文分別采用兩步電化學方法和水熱法在ITO導電玻璃基底上制備了一維ZnO納米管陣列和一維ZnO納米棒陣列。以ZnO納米管陣列為工作電極，采用電化學沉積法在ZnO納米管陣列上包覆一層適當厚度的CdTe納米枝晶薄膜，形成納米枝狀CdTe包覆ZnO納米管的CdTe@ZnO殼核式復合結構，在CdTe@ZnO殼核結構陣列上旋涂一層P3HT薄膜形成P3HT包覆的三組分殼核式P3HT@CdTe@ZnO結構，同時在ZnO納米管上旋涂P3HT形成P3HT

2、包覆的P3HT@ZnO復合結構;以ZnO納米棒陣列為工作電極，采用電化學沉積法在ZnO納米棒陣列上包覆一層適當厚度的CdSe納米顆粒薄膜，形成納米顆粒CdSe包覆ZnO納米棒的CdSe@ZnO殼核式復合結構，在CdSe@ZnO殼核結構陣列上旋涂一層P3HT或PCPDTBT，形成P3HT或PCPDTBT包覆三組分殼核式P3HT@CdSe@ZnO或PCPDTBT@CdSe@ZnO結構，同時在ZnO納米棒上旋涂P3HT或PCPDTBT形成P3

3、HT或PCPDTBT包覆的P3HT@ZnO或PCPDTBT@ZnO的復合結構，旋涂一層PEDOT∶PSS作為空穴傳輸層。對基于ZnO納米材料的電極進行了SEM、XRD、HRTEM、EDS及紫外可見漫反射光譜的測定和分析，研究了基于不同電極的太陽電池的光電性能。
　　將制備的ZnO納米管、P3HT@ZnO、CdTe@ZnO、P3HT@CdTe@ZnO一系列光電極組裝成半導體雜化敏化太陽電池，研究表明:電化學制備的ZnO管為六方纖鋅礦

4、結構，管壁厚約50 nm，內徑約200 nm;電化學制備的CdTe為閃鋅礦結構，晶格間距為0.37 nm，通過控制沉積電量，可以得到不同殼層厚度的納米枝CdTe@ZnO殼核結構，最佳沉積電量為1.5 C。CdTe拓寬了ZnO的吸收范圍，吸收范圍達到840nm，且光吸收能力強?；贑dTe(1.5 C)@ZnO光電極的半導體雜化敏化太陽電池性能最佳，光電轉換效率為1.0％;旋涂一層P3HT后，存在于n-型CdTe與p-型P3HT之間的p-

5、n異質結有利于光生電荷傳輸與分離，基于P3HT@CdTe(1.5 C)@ZnO光電極的太陽電池的效率提高了38％，達到1.38％。
　　將上述制備的PEDOT∶PSS-P3HT@ZnO、PEDOT∶PSS-P3HT@CdSe@ZnO、PEDOT∶PSS-PCPDTBT@ZnO、PEDOT∶PSS-PCPDTBT@CdSe@ZnO一系列光電極組裝成有機無機雜化太陽電池，研究表明:水熱法制備的ZnO納米棒為六方纖鋅礦結構，改變反應液濃

6、度可以得到不同直徑的ZnO納米棒，最佳溶液為0.05 mol·L硝酸鋅和六次甲基四胺;電化學制備的CdSe為纖維鋅礦結構，通過控制沉積電勢，可以得到不同大小的CdSe納米顆粒，當沉積電勢為-1.0V時，顆粒大小均勻，約為20nm，殼層厚度較佳。CdSe拓寬了ZnO的吸收光譜，吸收范圍達到700 nm以上，且光吸收能力強;旋涂一層P3HT或PCPDTBT后，存在于n-型CdSe與p-型P3HT或PCPDTBT之間的p-n異質結有利于光生電