小尺寸四針狀納米ZnO的制備及其在太陽(yáng)能電池的應(yīng)用.pdf

1、為應(yīng)對(duì)全球化石燃料加速枯竭和全球日益高漲的能源需求,可再生能源將逐步取代常規(guī)化石燃料能源。太陽(yáng)能資源開發(fā)中光伏發(fā)電存在巨大的潛能。
　　ZnO是直接躍遷、寬禁帶材料(Eg=3.37eV),具有高的激子束縛能(60meV),有壓電、導(dǎo)電、在可見光范圍內(nèi)透明、在紅外波段高反射率等特性。因而,ZnO應(yīng)用廣泛,可用作LCD或LED的透明電極、光伏器件、化學(xué)傳感器、鐵電存儲(chǔ)器、熱反射器、表面聲波器件和低損耗波導(dǎo)等。
　　目前太陽(yáng)能電池

2、從技術(shù)上主要分為:硅太陽(yáng)能電池、碲化鎘(CdTe)太陽(yáng)能電池、銅銦鎵硒(CIGS)薄膜電池、Ⅲ-Ⅴ族化合物太陽(yáng)能電池、有機(jī)太陽(yáng)能電池、染料敏化太陽(yáng)能電池(DSSC)等。
　　本論文在以往方法的基礎(chǔ)上創(chuàng)造性地發(fā)明了一種制備直徑在20nm以下的小尺寸四針狀納米ZnO的方法,而且大大提高了小尺寸四針狀納米氧化鋅的產(chǎn)率。本論文采用X射線衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、PL表征、紫外可見光譜表征對(duì)制得的小尺寸四針狀納米ZnO樣品的

3、進(jìn)行了表征。通過研究不同工藝參數(shù)對(duì)制備小尺寸四針狀納米ZnO的影響,初步探討了小尺寸四針狀納米ZnO的形成機(jī)理,以此得到了制備小尺寸四針狀納米ZnO優(yōu)選條件。
　　本論文接著將制備的小尺寸四針狀納米ZnO分別與CdTe、CdSe、CdS、PbS等量子點(diǎn)制備成ZnO-量子點(diǎn)太陽(yáng)能電池。又將通過干式化學(xué)氣相沉積法制備的小尺寸四針狀納米ZnO經(jīng)過N719染料敏化后組裝成了ZnO染料敏化太陽(yáng)能電池。然后將通過干式化學(xué)氣相沉積法制備的小尺寸

4、四針狀納米ZnO與對(duì)本乙烯撐的衍生物聚[2-甲氧基,5-(2-乙基-己氧基)-對(duì)苯乙炔](英文縮寫MEH-PPV)組裝成了雙層結(jié)構(gòu)面異質(zhì)結(jié)無機(jī)/有機(jī)聚合物太陽(yáng)能電池。最后采用由500W氙燈作為太陽(yáng)光模擬器,并由CHI660D型電化學(xué)工作站作為電信號(hào)輸出裝置組成的太陽(yáng)能電池測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試了不同尺寸四針狀納米ZnO制備成的ZnO-CdTe、ZnO-CdSe、ZnO-CdS、ZnO-PbS等ZnO-量子點(diǎn)太陽(yáng)能電池、染料敏化ZnO太陽(yáng)能電池、I

5、TO/Au/小尺寸四針狀納米ZnO/MEH-PPV/PEDOT:PSS/ITO太陽(yáng)能電池。
　　研究結(jié)果表明:
　　(1)鋅蒸發(fā)溫度是影響四針狀納米ZnO形貌和尺寸的關(guān)鍵因素。鋅的蒸發(fā)溫度越高,生成的四針狀納米ZnO的尺寸越大;
　　(2)想要得到高產(chǎn)率的結(jié)晶良好的小尺寸四針狀納米ZnO,關(guān)鍵還要控制整個(gè)反應(yīng)體系中不能含有諸如水分子之類會(huì)對(duì)主要反應(yīng)2Zn(g)+O2=2ZnO(g)或?qū)λ尼槧罴{米ZnO晶體形貌產(chǎn)生影響的

6、物質(zhì);
　　(3)干式化學(xué)氣相沉積法(DCVD)制得ZnO的XRD譜與標(biāo)準(zhǔn)卡片JCPDS card No.36-1451衍射峰位置及衍射峰強(qiáng)度基本吻合,表明生成的產(chǎn)物純度很高,為晶格常數(shù)為a=0.3242lnm,c=0.51941nm的六方纖鋅礦;
　　(4)SEM表征結(jié)果表明,蒸發(fā)溫度為450℃時(shí)采用干式化學(xué)氣相沉積法制得的小尺寸四針狀納米ZnO針長(zhǎng)約為200nm,針徑約為15nm,這是目前為止采用氣相沉積法制備納米ZnO

7、方法得到的最小尺寸;
　　(5)PL表征結(jié)果表明,由于采用干式化學(xué)氣相沉積法制得的四針狀納米ZnO尺寸較小,制得小尺寸四針狀納米ZnO將在可見光466nm處有效吸收光能并發(fā)生激子躍遷,綠光激發(fā)位置發(fā)生藍(lán)移,激發(fā)強(qiáng)度更強(qiáng),這將有利于采用干式化學(xué)氣相沉積法制得小尺寸四針狀納米ZnO組裝的光伏器件形成有效的電子-空穴電對(duì)。
　　(6)紫外可見光譜表征表明由于干式化學(xué)氣相沉積法制得小尺寸四針狀納米ZnO尺寸更小,晶體結(jié)構(gòu)更加規(guī)整,導(dǎo)