cds納米線制備及其在光電極中的應(yīng)用

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1、摘要本文重點對太陽能電池的發(fā)展歷史、太陽能電池材料、太陽能電池分類、太陽能電池結(jié)構(gòu)及工作原理、納米科學技術(shù)與太陽能電池、太陽能電池存在的問題、太陽能電池現(xiàn)狀等進行了的綜述，闡明了A陽能開發(fā)的緊迫性。Ti02能帶寬度為3．2eV，是一種廉價、高活性、安全、應(yīng)用范圍廣、無污染且性能穩(wěn)定的半導體材料，在太陽能屯池中的應(yīng)用己逐漸受到人們的重視。但是其能隙為寬度過人，劃太陽光的利用率過低，如何提高Ti02電極的光利用效率一直是個重要的研究課題。CdS是一利咱％帶寬度為2．42eV的II．Ⅵ族化合物半導體，其能帶位置決定了其可以用來很好的敏化Ti02的半導體電

2、極，但是CdS本身具有一定的毒性。CdS顆粒敏化功能人們早已發(fā)覺，但是對CdS納米棒、納米線在敏化Ti02電極電極方而的研究還鮮有報道。本文將CdS分散于聚合物層中，期望克服CdS的毒性問題，采用CdS納米棒、納米線敏化Ti02電極及單獨作為電極使用為太陽能電池的研究丌拓了新的發(fā)展方向。本論文研究內(nèi)容分為三個部分，首先通過溶膠．凝膠法探索制備多孔Ti02薄膜，其次是探索制備大面積、高純度的乖晶CdS納米棒、納米線，最后將前兩個部分結(jié)合起來，探索光電極方面的應(yīng)用。多孔Ti02薄膜以羥基纖維素(HPC)為添加劑，采用溶膠一凝膠法制備。本研究首先采用了乙

3、醇作為溶劑，對溫度、熱處理時間及HPC濃度等進行了系統(tǒng)研究，發(fā)現(xiàn)都難以制備得到理想的多孔Ti02薄膜。然后對溶劑進行了一定的研究，考察了乙醇、乙_醇、乙二醇甲醚、乙醚、丙酮等溶劑，發(fā)現(xiàn)乙二醇甲醚比較適合用于制各多孔Ti02薄膜。最后以乙一醇甲醚為溶劑，通過熱處理時間、HPC濃度、層數(shù)等研究制各出了比較理想的多孔Ti02薄膜。在熱處理溫度550℃、-次熱處理時問為60rain、在tlPC濃度為4，5mg／g溶液、及鍍5層的條件下得到了孔徑人約為80nm、薄厚大約400nm的均勻分布的多孔Ti02薄膜。CdS納米棒、納米線的制備，首先在少量的修飾劑卜，

4、采用化學浴沉積法。研究中通過劃反應(yīng)時問、體系PH值及修飾劑晌含量的研究，雖然得到‘定產(chǎn)量的CdS納米線，fH是其體系總是CdS納米線與納米顆粒共存，且得到納米線均浙江大學碩J‘論文為多晶，研究結(jié)果不理想。之后，采用溶劑熱法來制備CdS納米線、納米棒。溶劑熱法以乙二胺為溶劑，通過對修飾劑含量、反應(yīng)時間、反應(yīng)溫度的系統(tǒng)研究最終得到了大面積、高純度的單晶CdS納米棒、納米線。且納米線的尺寸通過實驗條件能夠得到比較好的控制。在修飾劑含量在O．039／50ml溶劑，反應(yīng)溫度為180℃的條件下，反應(yīng)時削為96t1．得到了長約為79in，直徑約為90nm的均勻C

5、dS納米線；反應(yīng)時間延長到144h．得到了氏約為13pm，直徑約為85rim的均勻CdS納米線。反應(yīng)溫度提高到為250。C的條件F，反應(yīng)時間為96h得到了長約為20I_tm，直徑約為80nm的均勻CdS納米線，長徑比達到250。對修飾劑含量、反應(yīng)時間、反應(yīng)溫度等實驗參數(shù)及相應(yīng)的實驗結(jié)果的分析，摹本分析出了納米線形成的機理及其形成條件。第三部分研究了多jLTi02薄膜光電極、CdS納米線聚合物薄膜／多孔Ti02薄膜光電極、CdS納米線聚合物薄膜／致密Ti02薄膜光電極、CdS納米線聚合物薄膜光電極四種光電極的光電性能。研究發(fā)現(xiàn)多孑LTiO：薄膜光電極

6、，多孔的存在有利于擴展光響應(yīng)范圍。CdS聚合物薄膜與Ti02薄膜復(fù)合制各電極，有利于光生載流子的分離，使光電流增大及起動滯后現(xiàn)象減弱。隨著CdS納米線長徑比的增大，光電流起動滯后現(xiàn)象有減小的趨勢。關(guān)鍵詞：Yi02多孔薄膜；溶膠一凝膠法；CdS納米線；溶劑熱法；光電極；光電流浙江大學碩士論文AbstractInthethesis，thematerials，theprincipleandstructureofdifferentkindsofthesolarcells，therelationbetweennaflo—scienceandthesolarc

7、ells，thedevelopmentot’thesolarcellsandtheproblemsinthesolarcellswerereviewed．Itisilluminatedthattheurgencyoftheexploitationofthesolarenergy．Asanimportantsemiconductingoxide，Ti02hasbeenextensivelyinvestigatedinthefieldofsolarcells．Whilethebandgapofitistoobroadtoabsorbthesolarra

8、dializationeffectively．11-VlsemiconductorCdShasbeenfoundtoexp