本实验的研究目的,研究内容和创新点

作为第三代太阳能电池，量子点敏化太阳能电池由于低成本及高的理论效率受到较多关注。但是目前为止，量子点敏化太阳能电池的实际转化效率不到6%，这说明要实现其生产和应用，还需要不断的探索和创新以提高其效率。

本研究从电池的结构和原理出发，寻找制约电池能量转化效率的因素，并加以改进以进一步提升电池的效率。

论文的主要研究内容为：制备高质量的具有棒状结构的TiO2光阳极，再依次通过离子交换法化学沉积法分别进行CdS、CdSe敏化，最后引入ZnS保护层，研究各步骤带来的影响和表征。

本文在以下几个方面对CdS/CdSe共敏化TiO2太阳能电池进行了研究：首先通过实验发现，由松油醇与纤维素及P25研磨可以得到分布均匀、厚度适中的高质量的棒阵列结构TiO2涂膜基底，并将其组装成电池后对其光电性能进行研究。用离子交换沉积法制备出了CdS敏化膜，将其组装成电池后进行了不同沉积次数以及最优沉积次数下的TiO2光阳极性能及表面的研究。再在最优组CdS敏化膜的基础上通过化学沉积法引入CdSe，同样的改变不同沉积次数选取最优组。另外最后引入ZnS保护层，进一步提高光电转换效率，主要取得如下四方面结论：

（1）制备TiO2胶体：由5ml松油醇与纤维素0.35g溶于10ml的乙醇中形成混合溶液，再将10g的P25加入混合溶液中，在常温下于玛瑙研钵中研磨30分钟，即可得到TiO2胶体。将盛有玻璃片的托盘放入马弗炉中烧结，400℃烧1h，冷却后取出。然后通过装有1ml钛酸四正丁酯、5ml盐酸以及4ml水的反应釜中，160℃下水热，水热8h所获得的玻璃基底效果最好。

（2）制备CdS/TiO2光阳极：采用离子交换法，通过在0.1 mol/L Cd(NO3)2的乙醇溶液和0.1 mol/L Na2S甲醇溶液中经过不同连续式离子层吸附与反应法沉积CdS量子点，根据一定的次数差来沉积，最终选出最优的沉积次数（14次），其最大电流密度为6.20 mAcm-2，效率可达0.81%；

（3）制备CdS/CdSe共敏化TiO2光阳极：采用离子交换法沉积在待用的FTO玻璃上沉积CdS 14次得到最优组 ，自然风干后，采用化学浴沉积法在95℃下沉积CdSe 1小时，自然风干后取出，为一个周期。同样的根据一定的次数差来沉积，最终选出最优的沉积次数（3次），其最大电流密度为13.39 mAcm-2，效率可达2.18%，且其紫外吸收光谱范围最广最优；

（4）引入ZnS保护CdS/CdSe共敏化TiO2光阳极：由于量子点容易被电解液腐蚀，所以考虑加入ZnS以隔离量子点与电解液，从而防止量子点被腐蚀；再者就是ZnS也可以充当量子点的角色，增加光的吸收，从而提高光电转换效率。图2-3中两曲线的对比，加入ZnS后其最大电流密度达14.89 mAcm-2，光电转换效率提升到2.47%。很好的说明了加入ZnS，可以明显提高量子CdS/CdSe共敏化TiO2太阳能电池的光电转化效率。