基于一維TiO2納米棒有序陣列雜化太陽電池的研究.pdf

1、本文采用水熱法在摻氟的SnO2透明導(dǎo)電玻璃(FTO)基底上制備了一維有序TiO2納米棒陣列。分別采用電化學(xué)沉積和化學(xué)浴沉積方法在TiO2納米棒有序陣列上沉積CdSxSe1-x納米粒子和Sb2S3納米粒子，形成殼核式CdSxSe1-x/TiO2和Sb2S3/TiO2復(fù)合納米棒陣列結(jié)構(gòu)。最后在上述復(fù)合結(jié)構(gòu)上旋涂一層半導(dǎo)性聚合物P3HT形成P3HT/CdSxSe1-x/TiO2和P3HT/Sb2S3/TiO2復(fù)合納米棒陣列結(jié)構(gòu)薄膜。通過電子掃

2、描電鏡、X射線衍射、能譜分析、紫外-可見漫反射吸收光譜以及光電化學(xué)測試儀等對樣品形貌、結(jié)構(gòu)組成以及光電性能進行了測定和分析。具體研究內(nèi)容如下:
　　1)采用水熱的方法，以鈦酸四丁酯和鹽酸的混合水溶液為為前驅(qū)液，在FTO基底上制備了有序的TiO2納米棒陣列。研究了TiO2納米棒陣列的形貌、晶型結(jié)構(gòu)及其光電性能。
　　2)采用電化學(xué)方法在TiO2納米棒上沉積一層適當厚度的CdSxSe1-x無機納米粒子，制備殼核式CdSxSe1-

3、x/TiO2復(fù)合納米棒陣列。通過控制沉積時間，可以得到不同厚度的CdSxSe1-x納米粒子膜。結(jié)合吸收光譜和循環(huán)伏安曲線確定了CdSxSe1-x納米粒子的能級位置。研究了CdSxSe1-x納米粒子沉積時間對殼核式CdSxSe1-x/TiO2納米棒陣列形貌、光吸收以及光電性能的影響。
　　3)通過旋涂的方法制備了殼核式P3HT/CdSxSe1-x/TiO2復(fù)合納米棒陣列結(jié)構(gòu)，將P3HT/CdSxSe1-x/TiO2復(fù)合結(jié)構(gòu)組裝成雜化

4、太陽電池。研究了CdSxSe1-x殼層厚度對該電池的光電轉(zhuǎn)換性能的影響，并初步討論了該雜化太陽電池的工作機理。結(jié)果表明基于P3HT/CdSxSe1-x(9 min)/TiO2為光陽極組裝太陽電池的短路電流密度為3.982mA·cm-2，開路電壓為0.471 V，填充因子為0.36，最終獲得了0.68％的轉(zhuǎn)換效率。4)采用化學(xué)浴沉積方法在TiO2納米棒表面上沉積Sb2S3納米粒子，形成了殼核式Sb2S3/TiO2復(fù)合納米棒陣列結(jié)構(gòu)?；瘜W(xué)浴

5、沉積法制備的Sb2S3為輝銻礦結(jié)構(gòu)，通過控制沉積時間，可以到的不同厚度的Sb2S3納米粒子膜。研究了Sb2S3沉積時間對殼核式Sb2S3/TiO2納米棒陣列形貌、光吸收以及光電性能的影響。
　　5)采用旋涂的方法將一層P3HT旋涂在Sb2S3/TiO2納米結(jié)構(gòu)上形成P3HT/Sb2S3/TiO2納米棒復(fù)合結(jié)構(gòu)。n型的Sb2S3與p型的P3HT兩界面之間可形成p-n型異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)有利于電荷的分離與傳輸。最終基于P3HT/Sb2S3(3