金属硫化物的合成及其在量子点敏化太阳能电池中的应用
本文选题:量子点敏化太阳能电池 + ZnO光阳极 ; 参考:《河北师范大学》2017年硕士论文
【摘要】:量子点敏化太阳能电池(QDSC)是近几年新兴的一种太阳能电池。由光阳极、电解液、对电极三部分构成。在对电极材料中,Pt因其较强的催化性和导电性,成为广泛使用的对电极材料。然而,Pt价格昂贵、与硫化物电解液有很强的键合作用,限制了Pt在QDSC中的应用。为了打破QDSC对电极材料选取的桎梏,开发新型对电极材料已迫在眉睫。金属硫化物材料具有较强的稳定性和较高的催化能力,是最有希望替代贵金属Pt的材料。本文主要从两方面入手,首先制备ZnO列阵;其次,合成金属硫化物材料并应用于ZnO列阵中。具体操作如下:首先,合成棒状ZnO列阵,并通过控制化学浴沉积(CBD)的条件,使ZnO吸附CdS量子点,以CuS作为对电极。经测试发现:生长时间为1.5 h,ZnO的长度为2.40μm时,效率最优——1.83%。在后续的对电极测试中将使用此条件下的光阳极。其次,利用水热法制备球形的FeS_2、Co_9S_8、NiS、ZnS以及花片球形的CuS,粒径分别为:10μm、1μm、200 nm、300 nm以及3μm。组装成以ZnO为光阳极、金属硫化物为对电极的QDSC。经测试:除导电性差的ZnS效率(0.14%)要低于Pt(0.3%),其余硫化物电极效率均高于Pt电极,其中NiS表现出最优的电池效率——2.45%。综上所述,本文成功合成出一系列硫化物对电极材料,在一定程度上拓宽了QDSC对电极材料的选取范围,降低了QDSC的生产成本,使大面积生产QDSC成为可能。
[Abstract]:Quantum Dot-sensitized Solar Cell (QDSC) is a new type of solar cell in recent years. It is composed of photoanode, electrolyte and opposite electrode. Due to its strong catalytic and electrical conductivity, Pt has been widely used as a counter electrode material in the counter electrode materials. However, the high price of Pt and strong bonding with sulfide electrolyte limit the application of Pt in QDSC. In order to break the shackles of selecting electrode materials by QDSC, it is urgent to develop new counter electrode materials. Metal sulfides are the most promising materials to replace the precious metal Pt because of their strong stability and high catalytic ability. In this paper, we first prepare ZnO arrays, and secondly, synthesize metal sulfide materials and apply them to ZnO arrays. The specific operation is as follows: firstly, the rod ZnO array is synthesized, and by controlling the conditions of chemical bath deposition, ZnO adsorbs CDs quantum dots and uses CuS as counter electrode. It is found that when the length of ZnO is 2.40 渭 m and the growth time is 1.5 h, the optimum efficiency is 1.83. The photoanode under this condition will be used in subsequent counter electrode testing. Secondly, the spherical FES _ 2O _ (2) Cos _ (9) S _ (8) NiS _ (+) ZnS and the spherical CuS were prepared by hydrothermal method, with the particle sizes of 1: 10 渭 m ~ 1 渭 m ~ (200) nm ~ (300 nm) and 3 渭 m ~ (-1), respectively. The QDSCs with ZnO as photoanode and metal sulfide as opposite electrode were assembled. The experimental results show that the efficiency of ZnS with poor conductivity is 0.14) and the efficiency of other sulphide electrodes is higher than that of Pt electrode, and the efficiency of NIS is better than that of Pt electrode. To sum up, a series of sulfide-pair electrode materials have been successfully synthesized in this paper. To a certain extent, the selection range of QDSC electrode materials has been widened, and the production cost of QDSC has been reduced, making it possible to produce QDSC in a large area.
【学位授予单位】:河北师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TM914.4
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,本文编号:2023750
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