水溶性量子點的制備及其在太陽能電池中的應用.pdf

1、量子點敏化太陽能電池是能源材料領域的一個研究熱點。目前，對半導體量子點在自組裝、電子注入和激子傳輸以及太陽能電池效率等方面進行了大量的研究。然而，相當多的報道是基于有機溶劑合成的量子點，對于綠色合成、低成本的水溶性量子點用于太陽能敏化電池的報道相對較少。
　　本文在綜述前人研究成果基礎上，采用微波水相合成法，制備了一系列不同配體、不同帶電特性以及不同能帶結構排布的水溶性量子點，研究其與TiO2納米晶薄膜的自組裝以及電子轉移的機制；

2、通過調節(jié)量子點的表面電荷以及能帶結構，提高了量子點在TiO2納米晶薄膜的自組裝吸附量；采用真空熱處理和紫外光鈍化等方法，改善量子點表面缺陷及電子傳輸，進而提高電池性能。
　　采用微波水熱法，分別合成了巰基丙酸(MPA)和巰基乙胺(CA)作為配體的CdTe量子點。在pH值7～8范圍內，帶正電的CdTe量子點溶液穩(wěn)定分散，此狀態(tài)下TiO2納米晶表面帶負電特性。利用靜電作用，使量子點與TiO2多孔膜均勻組裝。實驗結果表明，帶正電的CdT

3、e量子點在TiO2納米晶表面有較高的吸附量，是同類帶負電的配體量子點吸附量的3倍左右。將吸附不同帶電配體量子點的TiO2多孔膜作為光陽極，組裝太陽能電池，帶正電與帶負電的CdTe量子點敏化電池的光電流分別為2.09mA/cm2與1.17mA/cm2。利用靜電自組裝，在TiO2納米晶表面交替吸附帶不同電荷的量子點，可獲得多層CdTe量子點敏化的太陽能電池。雙層敏化電池的光電流達到4.7mA/cm2，相對于目前文獻報道中的CdTe量子點敏化

4、太陽能電池(1.0mA/cm2左右)，有顯著提高。
　　對量子點敏化的TiO2納米晶薄膜，采用紫外光鈍化技術以及真空熱處理，能顯著改善敏化太陽電池的性能。將CdSe量子點敏化的TiO2多孔膜，置于含有巰基酸的溶液中，進行光輻照處理，可以有效的減少量子點的表面缺陷。實驗證明，經過20min光鈍化處理的光陽極，其敏化電池的光電流可提高2倍左右。此外，對量子點敏化的光陽極進行真空熱處理，可以改善量子點的結晶性與深能級缺陷，以及量子點與T

5、iO2納米晶間的界面電子傳輸，也可以提高電池性能。
　　研究了復合量子點的能帶結構對電子傳輸?shù)挠绊?。用微波法合成II型核/殼結構CdTe/CdSe量子點，發(fā)現(xiàn)II型半導體的能帶排布，可以能使電子傳輸速率提高一個數(shù)量級。利用靜電自組裝實現(xiàn)多層敏化，在提高吸附量的同時，調節(jié)半導體間的能帶位置，并使空穴更容易為電解液收集，從而提高敏化電池的性能。
　　此外，在TiO2一維納米棒上原位生長了CdS量子點，使用巰基酸作為連接分子，使量