钙钛矿与量子点敏化TiO 2 纳米管太阳能电池的性能研究

发布时间：2023-04-07 05:35

　　为应对日益严重的能源危机以及环境污染,太阳能作为最具潜力的清洁能源引起了人们广泛的关注。太阳能电池作为太阳能与电能之间最为直接的转换工具,可以有效地降低能量中间转换过程中所带来的损失。因此,如何制备高效率低成本的太阳能电池成为了过去几十年的研究热点。Ti02纳米管(TNTAs)由于比表面积大、光电性能良好以及制作成本低廉的特点,使其在光伏半导体材料领域具有强大的应用潜力。但是,Ti02纳米管较宽的带隙能导致其仅能利用太阳光中的紫外光,因此,采用窄带隙能材料对其进行敏化改性成为人们研究的重点。本论文采用阳极氧化法以钛片为基底制备了 Ti02纳米管,采用一步水相法合成水溶性CdTe:Cu2+量子点、CdTe:Eu3+量子点以及PbS量子点,采用溶剂蒸发法合成了 CH3NH3PbI3(MAPI)以及PbS-MAPI异质结。在此基础上利用不同的敏化方法将合成的光敏剂沉积到Ti02纳米管上。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)、紫外吸收光谱(UV-vis)、荧光发射光谱(PL)、电化学工作站等方法对制备的量子点、钙钛矿材料以及光电阳极进行表征分析,得到结论如下:...

【文章页数】：136 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号说明
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 太阳能电池简介
        1.2.1 太阳能电池的研究现状
        1.2.2 太阳能电池的分类
        1.2.3 太阳能电池性能的表征参数
    1.3 量子点敏化太阳能电池简介
        1.3.1 量子点的特性
        1.3.2 量子点的制备方法
        1.3.3 量子点敏化太阳能电池的制备方法
        1.3.4 量子点敏化太阳能电池的主要结构和工作原理
        1.3.5 量子点敏化太阳能电池的研究现状
        1.3.6 量子点敏化太阳能电池效率的优化方法
    1.4 钙钛矿敏化太阳能电池简介
        1.4.1 钙钛矿的简介
        1.4.2 钙钛矿的制备方法
        1.4.3 钙钛矿太阳能电池的组成及工作原理
        1.4.4 钙钛矿太阳能电池的研究现状
    1.5 TiO₂纳米管简介
        1.5.1 TiO₂纳米管的结构和性能
        1.5.2 TiO₂纳米管的制备方法
        1.5.3 TiO₂纳米管的应用
        1.5.4 TiO₂纳米管的改性
    1.6 论文的选题思想和主要研究内容
    1.7 课题来源
第二章 实验部分
    2.1 试剂和仪器
        2.1.1 实验试剂
        2.1.2 实验仪器
    2.2 太阳能电池的三电极系统的组装
    2.3 样品表征及测试分析
        2.3.1 晶体结构表征
        2.3.2 形貌及晶格分析
        2.3.3 元素组成分析
        2.3.4 光学性能分析
        2.3.5 荧光量子产率的测定
        2.3.6 太阳能电池光电性能测试
第三章 CdTe:Cu²⁺量子点的可控合成及CdTe:Cu²⁺/TiO₂光阳极的光电应用
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 CdTe:Cu²⁺量子点的制备
        3.2.2 TiO₂纳米管的制备
        3.2.3 CdTe:Cu²⁺量子点一步合成法敏化TiO₂纳米管光阳极的制备
        3.2.4 CdTe:Cu²⁺量子点直接吸附法敏化TiO₂纳米管光阳极的制备
    3.3 CdTe:Cu²⁺量子点的表征
        3.3.1 CdTe:Cu²⁺量子点的结构分析
        3.3.2 CdTe:Cu²⁺量子点的形貌及组成分析
        3.3.3 CdTe:Cu²⁺量子点的光谱分析
        3.3.4 回流时间对对CdTe:Cu²⁺量子点光学性能的影响
        3.3.5 Cu²⁺掺杂量对CdTe:Cu²⁺量子点光学性能的影响
        3.3.6 反应体系回流温度对CdTe:Cu²⁺量子点光学性能的影响
        3.3.7 反应体系初始pH对CdTe:Cu²⁺量子点光学性能的影响
    3.4 直接吸附法制备CdTe:Cu²⁺量子点敏化TiO₂纳米管光阳极的表征
        3.4.1 CdTe:Cu²⁺量子点敏化TiO₂纳米管的结构分析
        3.4.2 CdTe:Cu²⁺量子点敏化TiO₂纳米管的形貌及组成分析
        3.4.3 CdTe:Cu²⁺量子点敏化TiO₂纳米管的光学性能分析
        3.4.4 Cu²⁺掺杂量对CdTe:Cu²⁺量子点敏化TiO₂纳米管光阳极组装的太阳能电池光电性能的影响
        3.4.5 敏化温度对CdTe:Cu²⁺量子点敏化TiO₂纳米管光阳极组装的太阳能电池光电性能的影响
        3.4.6 敏化时间对CdTe:Cu²⁺量子点敏化TiO₂纳米管光阳极组装的太阳能电池光电性能的影响
        3.4.7 沉积次数对CdTe:Cu²⁺量子点敏化TiO₂纳米管光阳极组装的太阳能电池光电性能的影响
    3.5 一步合成法制备CdTe:Cu²⁺量子点敏化TiO₂纳米管光阳极的表征
        3.5.1 CdTe:Cu²⁺量子点敏化TiO₂纳米管的结构分析
        3.5.2 CdTe:Cu²⁺量子点敏化TiO₂纳米管的形貌及组成分析
        3.5.3 不同敏化时间对于CdTe:Cu²⁺量子点敏化TiO₂纳米管光阳极的影响
        3.5.4 CdTe:Cu²⁺量子点敏化TiO₂光阳极组装的太阳能电池光电性能表征
    3.6 本章小结
第四章 一步合成法制备量子点敏化TiO₂纳米管光阳极的光电应用
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 CdTe:Eu³⁺量子点的制备
        4.2.2 PbS量子点的制备
        4.2.3 TiO₂纳米管的制备
        4.2.4 CdTe:Eu³⁺量子点敏化TiO₂纳米管光阳极的制备
        4.2.5 PbS量子点敏化TiO₂纳米棒光阳极的制备
    4.3 一步合成法制备CdTe:Eu³⁺量子点点敏化TiO₂纳米管光阳极的表征
        4.3.1 CdTe:Eu³⁺量子点的结构与组成分析
        4.3.2 CdTe:Eu³⁺量子点的光学性能分析
        4.3.3 CdTe:Eu³⁺量子点敏化TiO₂纳米管的结构分析
        4.3.4 CdTe:Eu³⁺量子点敏化TiO₂纳米管的形貌及组成分析
        4.3.5 CdTe:Eu³⁺量子点敏化TiO₂纳米管光阳极组装的太阳能电池的光电性能表征
    4.4 一步合成法制备PbS量子点点敏化TiO₂纳米管光阳极的表征
        4.4.1 PbS量子点的结构分析
        4.4.2 PbS量子点敏化TiO₂纳米管的结构分析
        4.4.3 PbS量子点敏化TiO₂纳米管的形貌及组成分析
        4.4.4 PbS量子点敏化TiO₂纳米管光阳极组装的太阳能电池的光电性能表征
    4.5 本章小结
第五章 MAPI的合成及MAPI/TiO₂光阳极的光电应用
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 MAPI的制备
        5.2.2 TiO₂纳米管的制备
        5.2.3 MAPI/TiO₂纳米管光阳极的制备
    5.3 溶剂蒸发法制备MAPI/TiO₂光阳极的表征
        5.3.1 MAPI的结构分析
        5.3.2 MAPI/TiO₂纳米管的结构及组成分析
        5.3.3 MAPI/TiO₂纳米管的形貌分析
        5.3.4 MAPI/TiO₂纳米管的光学性能分析
        5.3.5 MAPI/TiO₂纳米管光阳极组装的太阳能电池的光电性能分析
    5.4 本章小结
第六章 PbS-MAPI异质结的合成及PbS-MAPI/TiO₂光阳极组装的太阳能电池光电性能的影响
    6.1 引言
    6.2 实验部分
        6.2.1 PbS-MAPI异质结的制备
        6.2.2 TiO₂纳米管的制备
        6.2.3 PbS-MAPI/TiO₂光阳极的制备
    6.3 溶剂蒸发法制备PbS-MAPI/TiO₂光阳极的表征
        6.3.1 PbS-MAPI异质结与PbS-MAPI/TiO₂纳米管的结构分析
        6.3.2 PbS-MAPI异质结与PbS-MAPI/TiO₂纳米管的形貌与组成分析
        6.3.3 PbS-MAPI/TiO₂纳米管的光学性能分析
        6.3.4 PbS-MAPI/TiO₂光阳极组装的太阳能电池的光电性能分析
    6.4 本章小结
第七章 总结与展望
    7.1 总结
    7.2 展望
参考文献
致谢
攻读博士期间取得的学术成果



本文编号：3785194