Ⅱ-Ⅵ族無機半導體量子點敏化太陽電池的研究.pdf

1、無機半導體量子點和半導體薄膜是量子點敏化太陽電池(QDSSCs)重要組成部分，直接影響其光伏性能。本文從探索量子點制備的新方法、改變半導體薄膜性質以及量子點在半導體薄膜上的組裝方式等方面展開實驗研究，以期改善QDSSCs的光伏性能。
　　本文通過在TiO2中摻入SiO2獲得納米TiO2-SiO2復合薄膜，并應用于QDSSCs。SiO2的摻入既可有效調控納米TiO2薄膜比表面積、孔容和孔徑，增加量子點的吸附量，又可形成SiO2阻擋層

2、能有效抑制電池中電荷復合，提高光電流。利用膠狀CdSe量子點敏化TiO2-SiO2復合薄膜制備光陽極，并組裝太陽電池。通過交換CdSe量子點表面配體，CdSe量子點可更好地吸附到TiO2-SiO2薄膜里，促進光生電子傳輸，減少電荷復合機率，提高光電子轉換效率。實驗結果表明，摻入SiO2和配體交換能改善QDSSCs的光伏性能，MPA包覆的CdSe量子點敏化TiO2-SiO2光陽極制備的太陽電池效率達到1.74％。
　　本文探索一種新

3、的氣—熱液(hot-bubbling)方法制備CdSe量子點，從反應時間、Cd∶ Se濃度比和反應溫度三個方面探討hot-bubbling方法合成的CdSe量子點性能。實驗結果表明，該方法能合成光學性能良好、尺寸較均勻和分散性好的閃鋅礦型CdSe量子點。
　　本文利用hot-bubbling方法合成的CdSe量子點敏化TiO2-SiO2復合薄膜，制備太陽電池，探討其對QDSSCs光伏性能的影響。實驗結果表明，太陽電池的光電轉化效率

4、達到1.94％，高于經典的熱—液注射法(hot-injection)制備CdSe量子點敏化太陽電池效率，完全可與其相媲美，能作為新的量子點制備方法推廣使用。
　　在量子點組裝方式上，結合連續(xù)離子層吸附(SILAR)技術和自組裝單層膜(SAM)技術的各自優(yōu)點，CdS和CdSe分別采用SILAR法和SAM法組裝方式，獲得CdS/CdSe量子點共敏化TiO2-SiO2光陽極，并組裝電池，組裝過程采用水代替有機試劑做溶劑，實現(xiàn)綠色組裝路線

5、。新的組裝方式既實現(xiàn)高效地利用TiO2-SiO2復合薄膜的微孔和介孔，增加量子點的吸附量，并降低多層沉積帶來的層與層之間產生的缺陷態(tài)，又實現(xiàn)很好地控制量子點的尺寸，同時，可有效抑制光電子與電解質的復合。詳細討論CdS沉積工藝與CdSe共敏化對TiO2-SiO2/CdS/CdSe光陽極光學性能及其組裝電池光伏性能的影響，確定CdS沉積次數(shù)和CdSe的最優(yōu)組合，從微觀層面解釋該組裝方式對太陽電池性能的影響。對其它種類和組合的量子點敏化劑研究