CdTe/CdS异质结的电化学制备及其光电性能研究
发布时间：2024-06-30 19:38
随着能源危机日益加剧,太阳电池作为一种新能源器件,其发展引起了人们的普遍关注。近年来,发展太阳电池的势头很迅猛。虽然碲化镉太阳能电池的市场份额相比晶体硅太阳能电池的低,但它具有明显的成本优势,因此吸引了广泛的关注。如何继续提高CdTe太阳电池转换效率和进一步降低成本成为了新的研究热点。为此,本论文采用电化学法制备、组装不同几何结构的异质结CdTe太阳电池,并详细研究了其光电性能。该方法既简化了工艺,又降低了成本。采用恒电流电沉积法在ITO基底上制备了CdS薄膜,随后在其上采用恒电位电沉积法制备了CdTe薄膜,形成CdTe/CdS二维异质结结构。采用一步水热法在ITO基底上制备了CdS纳米棒阵列,随后在其上采用恒电位电沉积法制备了CdTe薄膜,从而形成CdTe/CdS三维纳米棒阵列异质结结构。采用碳纳米管薄膜层作为背电极,对上述两种异质结组装了太阳电池并研究了其光电性能。在标准辐照(AM 1.5,100 mW/cm2)下,CdTe/CdS二维异质结太阳电池开路电压为0.294 V,短路电流密度为1.24 mA/cm2,填充因子为0.137,转换效率为0.05%。而CdTe/CdS三维纳米...
【文章页数】：112 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 太阳电池研究背景
1.2 CdTe薄膜太阳电池的结构
1.2.1 CdS薄膜制备方法
1.2.2 CdTe薄膜制备方法及研究进展
1.2.3 背电极
1.3 纳米线(棒)阵列异质结太阳电池
1.3.1 纳米线(棒)阵列异质结特点
1.3.2 Si纳米线太阳电池
1.3.3 CdTe/CdS纳米线太阳电池
1.4 论文研究的意义
1.5 主要研究内容和技术路线
1.5.1 主要研究内容
1.5.2 技术路线
第二章 实验条件及主要测试方法
2.1 实验试剂与仪器设备
2.2 材料形貌、结构及原子组成表征方法
2.2.1 场发射扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱仪(EDS)
2.2.2 高分辨透射电子显微镜(HR-TEM)
2.2.3 X射线衍射仪(XRD)
2.2.4 拉曼光谱仪(Raman)
2.2.5 X射线光电子能谱仪(XPS)
2.3 材料光电性质表征方法
2.3.1 紫外-可见分光光度计(UV-vis)
2.3.2 霍尔效应仪(Hall)
2.3.3 太阳能模拟器
2.3.4 Keithley 2420
2.4 太阳电池伏安特性曲线及评价指标
第三章 CdS纳米薄膜的电沉积制备和表征
3.1 CdS纳米薄膜的电沉积工艺条件
3.2 CdS薄膜的恒电流法制备及表征
3.2.1 沉积电流的选择
3.2.2 沉积温度对CdS薄膜的影响
3.2.3 退火温度对CdS薄膜的影响
3.3 CdS薄膜的光学性质研究
3.4 CdS薄膜的电学性质研究
3.5 小结
第四章 CdTe/CdS二维异质结的电沉积制备及其光电性能研究
4.1 CdTe/CdS二维异质结的电沉积工艺条件
4.2 CdTe/CdS二维异质结的恒电位法制备及表征
4.2.1 沉积电位的选择
4.2.2 沉积时间对CdTe薄膜的影响
4.3 碳纳米管薄膜背电极的组装
4.3.1 碳纳米管薄膜的表征
4.3.2 碳纳米管薄膜的纯化、铺展及转移
4.4 CdTe/CdS二维异质结太阳电池的光电性能研究
4.4.1 光学性质研究
4.4.2 太阳电池的组装模型及能带图
4.4.3 太阳电池的光电性能研究
4.5 小结
第五章 CdS纳米棒阵列的一步水热法制备和表征
5.1 CdS纳米棒阵列的制备工艺
5.2 CdS纳米棒阵列的结构、形貌的调控
5.2.1 ITO导电玻璃放置方向对CdS形貌的影响
5.2.2 还原谷胱甘肽的浓度对CdS形貌的影响
5.2.3 反应温度对CdS形貌的影响
5.2.4 硫脲浓度的优化
5.2.5 反应时间对CdS形貌的影响
5.2.6 前驱体浓度对CdS纳米棒密度的影响
5.2.7 退火对CdS纳米棒结构和成分的影响
5.3 CdS纳米棒阵列光学性质的研究
5.4 CdS纳米棒阵列电学性质的研究
5.5 小结
第六章 CdTe/CdS三维纳米棒阵列异质结的电沉积制备及其光电性能研究
6.1 CdTe/CdS三维纳米棒阵列异质结的电沉积工艺条件
6.2 CdTe/CdS三维纳米棒阵列异质结的结构、形貌的调控
6.2.1 沉积电位的选择
6.2.2 沉积温度对CdTe薄膜的影响
6.2.3 沉积时间对CdTe/CdS异质结形貌的影响
6.3 CdCl2热处理对CdTe表面状态的影响
6.4 CdTe/CdS三维纳米棒阵列异质结太阳电池的光电性质研究
6.4.1 光学性质研究
6.4.2 太阳电池的组装模型
6.4.3 太阳电池的光电性能研究
6.5 CdTe/CdS二维异质结和三维纳米棒阵列异质结太阳电池的光电性质比较
6.6 小结
第七章 总结论
参考文献
致谢
研究成果及发表的学术论文
作者与导师简介
附件
本文编号：3998980
【文章页数】：112 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 太阳电池研究背景
1.2 CdTe薄膜太阳电池的结构
1.2.1 CdS薄膜制备方法
1.2.2 CdTe薄膜制备方法及研究进展
1.2.3 背电极
1.3 纳米线(棒)阵列异质结太阳电池
1.3.1 纳米线(棒)阵列异质结特点
1.3.2 Si纳米线太阳电池
1.3.3 CdTe/CdS纳米线太阳电池
1.4 论文研究的意义
1.5 主要研究内容和技术路线
1.5.1 主要研究内容
1.5.2 技术路线
第二章 实验条件及主要测试方法
2.1 实验试剂与仪器设备
2.2 材料形貌、结构及原子组成表征方法
2.2.1 场发射扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱仪(EDS)
2.2.2 高分辨透射电子显微镜(HR-TEM)
2.2.3 X射线衍射仪(XRD)
2.2.4 拉曼光谱仪(Raman)
2.2.5 X射线光电子能谱仪(XPS)
2.3 材料光电性质表征方法
2.3.1 紫外-可见分光光度计(UV-vis)
2.3.2 霍尔效应仪(Hall)
2.3.3 太阳能模拟器
2.3.4 Keithley 2420
2.4 太阳电池伏安特性曲线及评价指标
第三章 CdS纳米薄膜的电沉积制备和表征
3.1 CdS纳米薄膜的电沉积工艺条件
3.2 CdS薄膜的恒电流法制备及表征
3.2.1 沉积电流的选择
3.2.2 沉积温度对CdS薄膜的影响
3.2.3 退火温度对CdS薄膜的影响
3.3 CdS薄膜的光学性质研究
3.4 CdS薄膜的电学性质研究
3.5 小结
第四章 CdTe/CdS二维异质结的电沉积制备及其光电性能研究
4.1 CdTe/CdS二维异质结的电沉积工艺条件
4.2 CdTe/CdS二维异质结的恒电位法制备及表征
4.2.1 沉积电位的选择
4.2.2 沉积时间对CdTe薄膜的影响
4.3 碳纳米管薄膜背电极的组装
4.3.1 碳纳米管薄膜的表征
4.3.2 碳纳米管薄膜的纯化、铺展及转移
4.4 CdTe/CdS二维异质结太阳电池的光电性能研究
4.4.1 光学性质研究
4.4.2 太阳电池的组装模型及能带图
4.4.3 太阳电池的光电性能研究
4.5 小结
第五章 CdS纳米棒阵列的一步水热法制备和表征
5.1 CdS纳米棒阵列的制备工艺
5.2 CdS纳米棒阵列的结构、形貌的调控
5.2.1 ITO导电玻璃放置方向对CdS形貌的影响
5.2.2 还原谷胱甘肽的浓度对CdS形貌的影响
5.2.3 反应温度对CdS形貌的影响
5.2.4 硫脲浓度的优化
5.2.5 反应时间对CdS形貌的影响
5.2.6 前驱体浓度对CdS纳米棒密度的影响
5.2.7 退火对CdS纳米棒结构和成分的影响
5.3 CdS纳米棒阵列光学性质的研究
5.4 CdS纳米棒阵列电学性质的研究
5.5 小结
第六章 CdTe/CdS三维纳米棒阵列异质结的电沉积制备及其光电性能研究
6.1 CdTe/CdS三维纳米棒阵列异质结的电沉积工艺条件
6.2 CdTe/CdS三维纳米棒阵列异质结的结构、形貌的调控
6.2.1 沉积电位的选择
6.2.2 沉积温度对CdTe薄膜的影响
6.2.3 沉积时间对CdTe/CdS异质结形貌的影响
6.3 CdCl2热处理对CdTe表面状态的影响
6.4 CdTe/CdS三维纳米棒阵列异质结太阳电池的光电性质研究
6.4.1 光学性质研究
6.4.2 太阳电池的组装模型
6.4.3 太阳电池的光电性能研究
6.5 CdTe/CdS二维异质结和三维纳米棒阵列异质结太阳电池的光电性质比较
6.6 小结
第七章 总结论
参考文献
致谢
研究成果及发表的学术论文
作者与导师简介
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