硫化物半导体量子点敏化太阳能电池的制备与性能研究

发布时间：2020-04-05 16:49

【摘要】：随着石油、煤炭、天然气三大化石燃料的枯竭和环境污染的日益加重,国家开始大力提倡新型能源,例如,风能、太阳能、电能等。而太阳能取之不尽用之不竭,因此太阳能电池得到了广泛的关注和支持。量子点敏化太阳能电池,因其工艺简单、制造成本低和理论光电转换效率高,被认为是极具发展潜力的第三代新兴太阳能电池。基于多激子效应(MEG)的量子点敏化太阳电池的理论转换效率可达66%,超过了肖克利-奎伊瑟极限的31%。本论文主要以购买的TiO_2浆料为光阳极,以不同硫化物敏化剂作为量子点,探讨了量子点的沉积次数和浓度对量子点敏化太阳能电池光电转化效率的影响。(1)采用SILAR法,制备了 TiO_2/PbS量子点敏化太阳能电池,当PbS前驱体浓度为0.02mol/L时,PbS沉积2次时的转化效率最高,短路电流密度Jsc为3.63mA/cm2,开路电压Voc为0.338V,填充因子FF为0.408,转化效率η为0.50%;当 PbS 前驱体浓度分别为 0.01mol/L,0.02mol/L,0.04mol/L,0.06mol/L 时,PbS沉积2次时,PbS前驱体浓度为0.04mol/L时,电池的转化效率最高,短路电流密度Jsc为4.09mA/cm2,开路电压Voc为0.350V,填充因子FF为0.469,转化效率 IPCE 为 0.671%。(2)采用SILAR法,制备了 TiO_2/CdS量子点敏化太阳能电池,当CdS前驱体浓度为0.025mol/L时,CdS沉积9次时的转化效率最高,短路电流密度Jsc为4.40mA/cm2,开路电压Voc为0.603V,填充因子FF为0.482,转化效率η为1.28%;当CdS前驱体浓度分别为0.025mol/L,0.05mol/L,0.1mol/L时,CdS前驱体浓度为0.05mol/L时,CdS沉积9次时,电池的转化效率最高,短路电流密度Jsc为4.49mA/cm2,开路电压Voc为0.671V,填充因子FF为0.481,转化效率η为1.45%。(3)采用SILAR法,制备了 TiO_2/PbS/CdS量子点敏化太阳能电池,CdS前驱体浓度为0.05mol/L时,PbS沉积次数和浓度分别为2次和0.01mol/L,来研究CdS沉积次数对量子点太阳能电池的影响。发现CdS沉积5次转化效率最高,短路电流密度Jsc为5.87mA/cm2,开路电压Voc为0.410V,填充因子FF为0.549,转化效率IPCE为0.84%;当PbS前驱体浓度分别为0.01mo1/L,0.02mol/L,0.04mol/L时,CdS沉积5次时,PbS前驱体浓度为0.02mol/L时,电池的转化效率最高,短路电流密度Jsc为7.13mA/cm2,开路电压Voc为0.453V,填充因子FF为0.348,转化效率IPCE为1.12%。
【学位授予单位】：天津工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TM914.4

【参考文献】