致密硫化铅量子点薄膜和锡硫化物薄膜的制备及在太阳电池中的应用
发布时间：2018-04-26 08:50
本文选题：致密PbS量子点薄膜 + TiO_2纳米棒阵列 ； 参考：《合肥工业大学》2017年硕士论文
【摘要】：硫化铅(PbS)、锡硫化物作为重要的Ⅳ-Ⅵ族半导体材料,在太阳电池中得到广泛的应用。本文通过在旋涂辅助连续离子层吸附反应(spin-coating-assisted SILAR)过程中使用乙二硫醇(EDT)和TiO_2纳米棒阵列相结合,成功在TiO_2纳米棒阵列上获得了致密PbS量子点薄膜,组装了结构为FTO/致密PbS量子点薄膜敏化TiO_2纳米棒阵列/spiro-OMeTAD/Au的新颖结构的全固态量子点敏化太阳电池。采用spin-coating-assisted SILAR法制备PbS量子点薄膜敏化TiO_2纳米棒阵列,组装了相应的固态太阳电池。对比了在spin-coating-assisted SILAR过程中使用EDT和不使用EDT对PbS量子点的沉积过程的影响,研究了旋涂循环次数对PbS量子点薄膜敏化TiO_2纳米棒阵列的表面形貌、晶相及光学吸收和相应的固态太阳电池光伏性能的影响;通过在spin-coating-assisted SILAR过程中使用EDT制备了不同Ti02纳米棒阵列微结构致密PbS量子点薄膜敏化TiO_2纳米棒阵列,组装了相应的太阳电池。研究了不同TiO_2纳米棒阵列微结构对致密PbS量子点薄膜敏化TiO_2纳米棒阵列的表面形貌、晶相及光学吸收和相应的固态太阳电池光伏性能的影响。以钛酸异丙酯为钛源,水热温度为170℃,在TiO_2致密层上生长TiO_2纳米棒阵列。研究了水热时间对TiO_2纳米棒阵列的形貌、晶相及光学吸收的影响;以SnCl_2·2H_2O、SnCl_4·5H_2O和硫脲的甲醇溶液为前驱体溶液,通过旋涂热解法制备SnS和SnS_2薄膜。研究了热解温度对SnS和SnS_2薄膜的化学组成、晶相、光学性能和表面形貌的影响。结果表明在水热温度为170℃,水热时间为105 min条件下制备的TiO_2纳米棒阵列的长度、直径和面密度分别为600 nm, 20 nm和500 μm-2。Spin-coating-assisted SILAR过程中使用EDT (旋涂循环次数为20次)获得的PbS量子点紧紧的连接在一起形成了致密和全覆盖的PbS量子点薄膜,PbS量子点的平均晶粒尺寸为7.8 nm,组装的太阳电池达到了 4.10%的光电转换效率。Spin-coating-assisted SILAR过程中不使用EDT所获得PbS量子点薄膜不致密,旋涂循环次数为10次、20次和30次不使用EDT的PbS量子点的平均晶粒尺寸为10.9nm, 12.9nm和15.0nm,组装的相应的全固态太阳电池分别取得0.77%,0.54%及0.23%的光电转换效率,说明EDT能够控制PbS量子点晶粒尺寸,在结合TiO_2纳米棒阵列的情况下可以获得致密的PbS量子点薄膜,能够全面提升相应的量子点敏化太阳电池光伏性能;水热温度为170 ℃,水热时间分别为75 min、100 min和120 min时,纳米棒的长度、直径和面密度分别为 290nm,15nm 和 710μm-2、540nm, 20nm 和 530μm-2、1040 nm,24 nm 和 300 μm-2。阵列长度为 290 nm、540 nm 和 1040 nm 的 PbS 量子点的平均晶粒尺寸为7.8 nm,组装的相应的全固态致密PbS量子点薄膜敏化太阳电池分别取得2.02%、4.81%和1.95%的光电转换效率。因此,对于组装全固态量子点敏化太阳电池,综合考虑空穴传输长度和量子点担载量的平衡是获得较高光电转换效率的关键所在。SnS和SnS_2薄膜的最佳的制备条件为:热解温度和时间分别为320℃,10 min和260℃,2 min。热解温度为320℃时制备的SnS薄膜Sn/S原子比为1:0.99,具有良好的结晶度,薄膜呈现均匀的片状结构。热解温度为260℃时制备的SnS_2薄膜Sn/S原子比1:1.98,有良好的结晶度,薄膜呈现均匀多孔的结构。
[Abstract]:纭寲閾，
本文编号：1805311
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