電化學(xué)原子層沉積制備TiO2基敏化太陽能電池研究.pdf

1、敏化太陽能電池由于結(jié)構(gòu)簡單、光電轉(zhuǎn)換效率高、生產(chǎn)成本低而受到各國研究人員的廣泛關(guān)注。目前，敏化太陽能電池中薄膜的制備方法有很多種，但是綜合考慮薄膜的質(zhì)量、操作的可行性及成本等因素，各種方法都存在一定的不足。電化學(xué)原子層沉積是一種基于欠電位沉積的薄膜生長方法，通過元素的交替沉積形成化合物。沉積過程易于控制，可在室溫下沉積，設(shè)備簡單。本論文將電化學(xué)原子層沉積技術(shù)應(yīng)用于 TiO2基染料敏化太陽能電池的對電極和量子點(diǎn)敏化太陽能電池的量子點(diǎn)的制備

2、過程中，分別在FTO和TiO2上沉積了CoSe薄膜和AgBiS2量子點(diǎn)，并對其進(jìn)行了詳細(xì)的測試及分析。
　　采用循環(huán)伏安法對Se和Co在FTO襯底上的欠電位沉積特性進(jìn)行了分析，Se在一個較大的電位范圍內(nèi)出現(xiàn)了欠電位沉積峰，Co的欠電位特征較其塊體沉積峰不明顯。將Se的沉積電位在其欠電位沉積峰的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，保持Co的沉積電位不變，通過電化學(xué)原子層沉積可獲得不同形貌和原子比例的沉積物。X射線衍射和光電子能譜表明，沉積物為非晶態(tài)的CoS

3、e，不同的沉積條件下，Co和Se的化學(xué)計(jì)量比不同。通過對Pt和不同組成的鈷硒化合物進(jìn)行循環(huán)伏安掃描和塔菲爾極化測試，研究了化合物對碘電解質(zhì)的催化能力和穩(wěn)定性，結(jié)果表明，鈷硒化合物對碘電解質(zhì)的催化性能均高于Pt，在電解質(zhì)中的穩(wěn)定性也優(yōu)于Pt，其中，當(dāng)Co和Se的比例為1.2:1時，薄膜的催化活性和穩(wěn)定性最高。在染料敏化太陽能電池中，當(dāng)Co和Se的原子比為1.2時，對應(yīng)的電池的光電轉(zhuǎn)換性能也最佳，得到了18.56 mA/c m2的短路電流和

4、9.28％的光電轉(zhuǎn)換效率。
　　通過循環(huán)伏安測試分別得到了S、Ag和Bi在TiO2納米棒陣列上的電化學(xué)行為曲線，S的欠電位沉積峰較微弱，Ag和 Bi則均表現(xiàn)了明顯的欠電位還原峰。優(yōu)化各個元素前驅(qū)體溶液的組分及沉積電位和沉積時間，通過電化學(xué)原子層沉積在TiO2納米棒上成功得到了立方相的AgBiS2量子點(diǎn)，量子點(diǎn)在襯底上尺寸大小均勻，覆蓋度好，在納米棒的頂端和側(cè)面分布均勻，不存在明顯的團(tuán)聚堆積現(xiàn)象。沉積量子點(diǎn)之后光陽極對光的吸收擴(kuò)展至