PbS修饰CuS对电极的制备及在量子点敏化太阳能电池中的应用
[关键词:电极制备,量子点,太阳能电池] [热度 ]提示:此毕业设计论文完整版包含【论文,答辩稿】 作品编号:clkx0055,word全文:25页,合计:11000字 |
本论文在已有研究的基础上探索光电性能良好的CdS/CdSe量子点吸附的TiO2光阳极和PbS修饰CuS对电极的制备条件,然后在最优的制备条件下成功制备PbS修饰CuS对电极,以得到转换效率更高的太阳能电池。
基于此,本文开展了如下几个方面的研究:
(一)采用离子交换法和常用化学浴沉积的方法依次在制得的多孔TiO2光阳极上沉积CdS和CdSe纳米晶颗粒,实现CdS/CdSe的共沉积,制备得到CdS/CdSe共敏化TiO2光阳极。
(二)采用化学浴沉积的方法在一定的水浴温度下在FTO透明导电玻璃衬底上制备CuS对电极。并在FTO玻璃上以SILAR法用PbS修饰数次,本文逐一改变沉积次数来探究其对CuS膜的影响,从而得到分布均匀、厚度适中的高质量的PbS修饰CuS对电极。
(三)为了研究PbS修饰CuS对电极的量子点敏化太阳能电池的电池性能,本文以CdS/CdSe共敏化TiO2膜为光阳极、以不同沉积条件获得的PbS修饰CuS膜作为对电极组装成一种新型的光电化学太阳能电池,通过J-V测试和EIS(阻抗)测试对其光电转换性能进行测试。此外采用SEM(扫描电子显微镜)分析测试手段对PbS修饰CuS对电极的形貌和结构进行表征。
本文在以下几个方面对PbS修饰CuS对电极的量子点敏化太阳能电池进行了研究:首先,采用水热法在FTO玻璃衬底上制备TiO2微球及纳米颗粒胶体,并用离子交换法和化学浴沉积的方法在TiO2胶体上沉积CdS和CdSe纳米颗粒形成CdS/CdSe共敏化TiO2光阳极。其次,采用化学浴沉积法在FTO玻璃衬底上制备CuS对电极,并以沉积周期为变量,采用化学浴沉积法在对电极上沉积PbS,制备四种不同的PbS修饰CuS对电极。最后,把CdS/CdSe共敏化TiO2光阳极和PbS修饰CuS对电极组装成电池,得到四种不同的太阳能电池,并用SEM电镜对PbS修饰CuS对电极进行表征,对四种不同的太阳能电池进行J-V测试,比较光电转换效率。
主要取得如下结论:
将PbS修饰CuS对电极进行SEM扫描,发现PbS沉积次数增多,CuS对电极上附着的PuS片状颗粒越来越多,沉积周期为五次时,附着的片状颗粒比较均匀,使该薄膜表面积最大。化学浴沉积制备的PbS修饰CuS对电极与沉积CdSe的TiO2光阳极组装成电池,进行J-V测试,对电池的光电伏性能相进行比较,结果表明在沉积PbS周期为5次时下制得PbS修饰CuS对电极对量子点敏化太阳能电池具有同一电压下具有最大的电流密度和最大的转换效率,该PbS修饰CuS对电极与CdS/CdSe共敏化TiO2光阳极组装成电池其短路电流18.79mA .cm-2, 开路电压为0.514V, 填充因子为49.77,光电转换效率高达4.81%,说明PbS修饰CuS对电极对电池光电转换效率有很大的潜力。但PbS沉积次数为7次时,其短路电流16.85mA .cm-2, 开路电压为0.531V,填充因子为47.86,光电转换效率只有4.28%。这说明PbS修饰CuS对电极对PbS沉积次数有一定要求。
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