可控禁帶ZnO納米晶光陽(yáng)極的制備及其光電性能研究.pdf

1、本文選用N摻雜ZnO納米棒、多種形貌ZnO納米晶作為染料敏化太陽(yáng)能電池的光陽(yáng)極材料，通過XRD、SEM、XPS、UV-vis和光電性能測(cè)試等表征方法，研究氮摻雜對(duì) ZnO禁帶寬度以及對(duì)電池光電性能的影響；研究不同形貌的ZnO對(duì)電池性能的影響。
　　采用水熱法制備多種形貌和尺寸的 ZnO納米晶。以醋酸鋅、氫氧化鈉為原料，在pH為13，180℃下水熱反應(yīng)19h制備得到直徑約100nm，長(zhǎng)度為1.5~2μm的 ZnO納米棒；在pH為12

2、，164℃下水熱反應(yīng)19h制備得到粒徑為80~100nm的ZnO納米球；在pH為12，102℃下水熱反應(yīng)4h制備得到平均直徑約在200nm的ZnO納米片。以醋酸鋅和氨水為原料，在pH為7，164℃下水熱反應(yīng)17h，制備得到長(zhǎng)度為2~4μm，直徑約200nm，呈兩端小中間大的紡錘狀 ZnO納米晶。分別對(duì)ZnO納米棒粉體及ZnO薄膜進(jìn)行氮摻雜。N摻雜ZnO納米棒粉體應(yīng)用到染料敏化太陽(yáng)能電池（簡(jiǎn)稱 DSSC）中時(shí)，使電池的光電性能得到很好的提

3、高。未摻氮的ZnO納米棒制備的DSSC，光電轉(zhuǎn)換效率為0.67％；N摻雜ZnO納米棒制備的DSSC，當(dāng)N含量為0.82%時(shí)，對(duì)應(yīng)ZnO的禁帶寬度為3.228eV，電池的光電轉(zhuǎn)換效率η提高到1.32%。N摻雜ZnO薄膜應(yīng)用到DSSC中時(shí)，由于在氮摻雜反應(yīng)過程中存在的熱應(yīng)力問題，沒能達(dá)到預(yù)期的改善電池性能的效果。
　　以ZnO納米棒薄膜、ZnO納米球薄膜、ZnO納米片薄膜作為光陽(yáng)極，組裝染料敏化太陽(yáng)能電池。研究了不同形貌和尺寸的ZnO