硫化铅胶体量子点太阳能电池的低温制备及其性能研究

发布时间：2017-09-27 08:17

  本文关键词：硫化铅胶体量子点太阳能电池的低温制备及其性能研究

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【摘要】：采用溶液法制备的胶体量子点具有灵活可调的吸光波长和多激子效应,使其成为高效率、低成本太阳能电池研究领域的热点。论文利用胶体溶液法合成出硫化铅(PbS)量子点、磷化镉(Cd3P2)量子点以及硫化锑(Sb2S3)胶体纳米晶。通过溶液级和薄膜级表面修饰相结合的方式,利用旋转涂膜法在低温条件下制备了稳定的胶体量子点太阳能电池。论文首先详细研究了PbS胶体量子点、Cd3P2胶体量子点以及Sb2S3纳米晶的可控制备,能够通过改变反应温度,前驱体比例以及反应时间等条件控制量子点的形貌与尺寸,TEM与XRD表征显示合成出来的纳米晶尺寸均一,分散性良好,为下一步制备太阳能电池器件打下了坚实的基础。随后我们在此基础上利用低温溶液法制备了Cd3P2/PbS量子结太阳能电池器件,重点讨论了量子点尺寸以及银掺杂对电池器件性能的影响,研究表明量子点尺寸对器件开路电压有至关重要的影响;AgCl掺杂能够显著提高器件的短路电流,而AgNO3掺杂能够显著提高器件的开路电压,最终电池效率为1.6%。最后,我们对基于PbS胶体量子点的太阳能电池进行了结构改进,尝试构建了p-PbS/n-PbS同质结量子点太阳能电池以及低毒Sb2S3/PbS太阳能电池。详细讨论了膜厚、配体处理时间对p-PbS/n-PbS同质结器件性能的影响,研究表明它们影响耗尽层的宽度以及光吸收,进而影响器件的开路电压与短路电流;配体处理会影响器件内部的载流子密度与缺陷态密度,最终效率为3.13%。针对Sb2S3纳米材料成膜质量不佳的问题,我们在ITO上面首先制备一层致密ZnO纳米晶薄膜,最终得到了1.9%效率的电池器件。
【关键词】：胶体量子点 低温 全溶液 太阳能电池 硫化铅
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-21
• 1.1 太阳能电池研究现状8-11
• 1.2 量子点太阳能电池研究背景11-14
• 1.3 量子点太阳能电池研究进展14-19
• 1.4 论文选题依据19-21
• 2 PbS等胶体纳米晶的合成及其薄膜制备21-40
• 2.1 引言21
• 2.2 PbS胶体量子点合成与薄膜制备21-32
• 2.3 Cd_3P_2胶体量子点合成与薄膜制备32-35
• 2.4 Sb_2S_3胶体纳米晶合成与薄膜制备35-38
• 2.5 本章小结38-40
• 3 PbS/Cd_3P_2胶体量子点薄膜太阳能电池40-51
• 3.1 引言40
• 3.2 PbS/Cd_3P_2异质结电池器件制备与表征40-42
• 3.3 量子点尺寸对器件性能的影响42-45
• 3.4 银掺杂对器件性能的影响45-49
• 3.5 本章小结49-51
• 4 PbS胶体量子点太阳能电池材料开发与结构改进51-57
• 4.1 引言51-52
• 4.2 p-Pb S/n-PbS同质结电池器件制备与性能表征52-54
• 4.3 Sb_2S_3/PbS低毒电池器件制备与性能表征54-56
• 4.4 本章小结56-57
• 5 研究总结与展望57-60
• 5.1 研究内容总结57-58
• 5.2 研究内容展望58-60
• 致谢60-62
• 参考文献62-69
• 附录一 攻读硕士学位期间发表的论文目录69

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