CdS量子點(diǎn)敏化ZnO-TiO2核殼納米柱陣列光陽極的制備及表征.pdf

1、半導(dǎo)體量子點(diǎn)具有量子尺寸效應(yīng)和激子倍增效應(yīng)，能大大增強(qiáng)對(duì)太陽光的利用率?；诎雽?dǎo)體量子點(diǎn)的量子點(diǎn)敏化太陽能電池(QDSSCs)理論轉(zhuǎn)化效率可達(dá)66％，是傳統(tǒng)太陽能電池的兩倍，引起了人們的廣泛關(guān)注。ZnO納米柱陣列具有遷移率高、比表面積大、易制備等優(yōu)點(diǎn)被認(rèn)為是理想的QDSSCs光陽極結(jié)構(gòu)。本文制備了CdS量子點(diǎn)敏化ZnO納米柱陣列光陽極，并研究了CdS層厚度以及ZnO納米柱表面鈍化處理對(duì)光陽極光電化學(xué)性能的影響，主要研究內(nèi)容和結(jié)果概括如下

2、：
　　(1)采用簡易的水熱法在FTO(摻F的SnO2)透明導(dǎo)電玻璃上制備了整齊排列的ZnO納米柱陣列，并通過連續(xù)離子層吸附反應(yīng)(SILAR)法在 ZnO上原位沉積CdS量子點(diǎn)制備ZnO/CdS光陽極，研究了SILAR前驅(qū)體濃度和循環(huán)次數(shù)對(duì)光陽極入射單色光光電轉(zhuǎn)化效率(IPCE)的影響。結(jié)果表明，CdS拓寬了對(duì)可見光區(qū)的吸收，增強(qiáng)了對(duì)太陽光的利用率，同時(shí)，CdS與 ZnO構(gòu)成Ⅱ型異質(zhì)結(jié)增加了電子注入量子效率(ηinj)，IPCE顯

3、著增加。在0.05 M前驅(qū)體濃度下，隨著循環(huán)次數(shù)的增加，IPCE呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，且在10次循環(huán)下取得最佳值。這主要是由于：10次循環(huán)前，隨著循環(huán)次數(shù)的增加，ZnO/CdS異質(zhì)結(jié)界面增多，增加了電子和空穴的有效分離，并且 CdS量子點(diǎn)增多，增強(qiáng)了對(duì)可見光的光捕獲效率(LHE)，IPCE逐漸上升；10次循環(huán)后，隨著循環(huán)次數(shù)的進(jìn)一步增加，CdS量子點(diǎn)層逐漸變厚，增加了光生載流子被缺陷捕獲的幾率，ηinj和電子收集效率(ηcc)開始大幅

4、減小，IPCE逐漸下降。
　　(2)采用磁控濺射法在ZnO納米柱表面先沉積一層Ti，后經(jīng)熱氧化處理制備了 ZnO/TiO2核殼納米柱陣列結(jié)構(gòu)，并通過 SILAR法沉積 CdS量子點(diǎn)制備了ZnO/TiO2/CdS光陽極，研究了TiO2殼層對(duì)光陽極光電化學(xué)性能的影響。結(jié)果表明，TiO2能有效地鈍化 ZnO納米柱的表面缺陷，提高了光陽極的光電流密度、IPCE和電子壽命。這主要是由于：a、TiO2殼層減小了 ZnO納米柱的表面缺陷態(tài)，降低