TiO 2 基量子点敏化太阳能电池光电转换性能研究

发布时间：2021-11-04 18:30

　　太阳能以其取用不尽、绿色清洁的特点成为解决当前能源和环境问题的理想新能源。量子点敏化太阳能电池作为一种极具潜力的新型太阳能电池正处于高速发展阶段。本论文结合材料合成与器件制作,通过Ti02基量子点敏化太阳能电池光电转换性能研究,探讨影响电池性能的关键因素并在电池制作过程中进行有针对性的优化,旨在提高量子点敏化太阳能电池的光电转换效率,主要研究内容和结果在第3-5章中进行论述；另外,红外下转材料能够减小太阳光谱与太阳能电池光谱响应之间的失配,在提高硅晶太阳能电池效率方面具有良好的应用前景。基于此,我们探索了两种具备一定应用潜力的新型红外下转换材料,相关工作在第6章中作具体阐述。论文的第1章为绪论部分,主要介绍了本研究的相关背景知识。首先,综述了太阳能电池的发展现状；其次,着重探讨了量子点敏化太阳能电池的独特优势、工作原理、器件结构及其研究进展；最后,总结了量子点敏化太阳能电池面临的主要问题和可能的解决方案。在第2章中,详细介绍了量子点敏化太阳能电池的制作过程和表征手段。制作过程包括光阳极、电解液、对电极的制作以及“三明治”电池结构的组装,其中,光阳极的制作又涉及Ti02浆料、光阳极薄膜的... 

【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：143 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 太阳能电池发展现状
        1.2.1 硅晶太阳能电池
        1.2.2 薄膜太阳能电池
        1.2.3 纳米晶太阳能电池
    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 器件结构
        1.3.3 工作原理
    1.4 量子点敏化太阳能电池研究进展
        1.4.1 氧化物薄膜
        1.4.2 量子点
        1.4.3 电解质
        1.4.4 对电极
    1.5 量子点敏化太阳能电池面临的主要问题
    1.6 本论文的主要研究内容
    参考文献
第2章 量子点敏化太阳能电池的制作与表征
    2.1 电池的制作
        2.1.1 实验原料
        2.1.2 TiO_2薄膜的制作
        2.1.3 量子点的制备
        2.1.4 电解液的配制
        2.1.5 对电极的制作
        2.1.6 电池的组装
    2.2 电池的表征
        2.2.1 形貌和结构表征
        2.2.2 吸收和反射光谱表征
        2.2.3 电化学性能表征
第3章 阳离子前驱液对SILAR法制备CdS量子点敏化太阳能电池的影响
    3.1 前言
    3.2 CdS量子点敏化TiO_2薄膜的表征
        3.2.1 SEM表征和EDX分析
        3.2.2 吸收光谱
    3.3 电化学性能测试
        3.3.1 J-V特性曲线
        3.3.2 IPCE测试
    3.4 实验结果分析与讨论
    3.5 本章小结
    参考文献
第4章 TiO_2多孔微球在CdS/CdSe量子点共敏化太阳能电池中的应用
    4.1 前言
    4.2 TiO_2多孔微球的制备和表征
        4.2.1 多孔微球的制备
        4.2.2 形貌和结构表征
    4.3 TiO_2多孔微球光阳极结构特征
        4.3.1 量子点敏化前后光阳极形貌和结构
        4.3.2 吸收和反射光谱
    4.4 基于TiO_2多孔微球光阳极结构的CdS/CdSe量子点共敏化太阳能电池性能
        4.4.1 J-V特性曲线
        4.4.2 电化学阻抗谱
    4.5 TiO_2多孔微球薄膜和纳米颗粒薄膜的量子点负载能力对比
        4.5.1 TiO_2多孔微球和纳米颗粒的结构特征比较
        4.5.2 两种光阳极薄膜的量子点负载能力分析
    4.6 联合使用TiO_2多孔微球和纳米颗粒的光阳极结构优化设计
    4.7 基于优化光阳极结构的CdS/CdSe量子点共敏化太阳能电池性能
        4.7.1 J-V特性曲线
        4.7.2 电化学阻抗谱
    4.8 本章小结
    参考文献
第5章 可见至近红外宽光谱响应量子点敏化太阳能电池
    5.1 前言
    5.2 量子点敏化TiO_2薄膜的制备和表征
        5.2.1 制备过程
        5.2.2 SEM和EDX表征
    5.3 单一PbS量子点敏化太阳能电池
        5.3.1 PbS量子点敏化TiO_2薄膜的XRD表征
        5.3.2 PbS量子点敏化TiO_2薄膜的吸收光谱
        5.3.3 单一PbS量子点敏化太阳能电池的J-V特性曲线
        5.3.4 PbS量子点敏化TiO_2的TEM表征
    5.4 PbS和CdS量子点共敏化太阳能电池
        5.4.1 量子点敏化TiO_2薄膜的吸收光谱
        5.4.2 PbS和CdS量子点共敏化太阳能电池的J-V特性曲线
    5.5 Ag_2S和CdS量子点共敏化太阳能电池
        5.5.1 Ag_2S量子点敏化TiO_2薄膜的EDX分析
        5.5.2 量子点敏化TiO_2薄膜的吸收光谱
        5.5.3 Ag_2S和CdS量子点共敏化太阳能电池的J-V特性曲线
    5.6 本章小结
    参考文献
第6章 用于提高太阳能电池效率的红外下转换材料
    6.1 前言
        6.1.1 研究背景
        6.1.2 红外下转换材料的研究进展
        6.1.3 铌酸盐基质简介
    6.2 样品的制备与表征方法
        6.2.1 高温固相法制备CaNb_2O_6:Yb~(3+)和YNbO_4:Bi~(3+),Yb~(3+)
        6.2.2 粉末样品的结构和发光性质表征方法
    6.3 CaNb_2O_6:Yb~(3+)红外下转换材料
        6.3.1 CaNb_2O_6:Yb~(3+)的结构表征
        6.3.2 CaNb_2O_6:Yb~(3+)的发光性质
        6.3.3 基质向Yb~(3+)的能量传递分析
    6.4 YNbO_4:Bi~(3+),Yb~(3+)红外下转换材料
        6.4.1 YNbO_4:Bi~(3+),Yb~(3+)的结构表征
        6.4.2 YNbO_4:Bi~(3+),Yb~(3+)的发光性质
        6.4.3 Bi~(3+)向Yb~(3+)的能量传递分析
    6.5 本章小结
    参考文献
结论与展望
致谢
硕博连读期间发表的学术论文目录


【参考文献】：
期刊论文
[1]CdSe/ZnS量子点敏化太阳能电池电子注入与光伏性能表征[J]. 郭旭东,马蓓蓓,王立铎,高瑞,董豪鹏,邱勇.  物理化学学报. 2013(06)
[2]制备条件对Cu2S光阴极性能的影响[J]. 史继富,樊晔,徐雪青,徐刚,陈丽华.  物理化学学报. 2012(04)
[3]电解液对CdS薄膜光电化学电池性能的影响[J]. 付存,李陈欢,郑保战,袁红雁.  化学研究与应用. 2011(08)
[4]CdSe量子点敏化纳米二氧化钛太阳电池的电化学交流阻抗谱[J]. 徐雪青,徐刚.  中国科学:化学. 2011(01)



本文编号：3476250