学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

水相法合成CdTe、CdSe以及CdTe-CdSe核壳量子点及其在量子点敏化太阳电池中的应用

作　者: 董连洋
导　师: 张正国
学　校: 华南理工大学
专　业: 化学工程
关键词: 量子点敏化太阳电池 CdTe-CdSe核壳量子点 水相合成法
分类号: TM914.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 184次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


近年来具有优异光电特性的量子点引起了科学界的广泛关注,特别是其通过改变尺寸和组成来调控吸收光谱的优势在光伏领域具有重要应用前景,是发展第三代太阳电池的关键材料。用量子点取代染料分子的量子点敏化太阳电池是染料敏化太阳电池的新发展。尽管CdTe量子点较CdS和CdSe量子点具有更宽的吸收光谱,但是因其在电解液中不稳定而导致CdTe敏化太阳电池的光电转换效率很低。本论文提出以CdTe量子点为核在其表面包覆CdSe合成CdTe-CdSe核壳量子点来改进CdTe的不稳定性以提高电池转换效率的研究思路,并致力于反应温度低和材料毒性小的水相法合成CdTe、CdSe和CdTe-CdSe核壳量子点的研究。采用水相合成法,分别以巯基乙酸（TGA）和巯基丙酸（MPA）为稳定剂,NaHTe和NaHSe为还原剂,CdCl2为Cd源,通过控制回流时间合成了不同尺寸的CdTe、CdSe和CdTe-CdSe核壳量子点;分别采用X射线衍射仪、紫外-可见光分光光度计和荧光光谱仪表征了量子点的晶相、光吸收特性和发光性能;系统考察了稳定剂的种类和注射工艺对量子点的粒径和光吸收性能影响。结果表明,与TGA相比,MPA作稳定剂有利于提高反应速率,在相同回流时间下能得到吸收光谱更宽的量子点;在合成过程中引入二次注射的工艺有效改善了量子点的光吸收特性。分别选用回流时间最长的CdTe、CdSe和CdTe-CdSe核壳量子点用于制作量子点敏化太阳电池。对比了这些量子点的吸收光谱,荧光光谱、XRD图谱和固体紫外光谱;将预先制备的TiO2光阳极浸泡在不同的量子点溶液中进行敏化处理,再分别与镀铂对电极组装成三明治结构电池,并在两电极之间注加硫化物电解液,组装成量子点敏化太阳电池,测试了这些量子点敏化太阳电池的光电特性。结果表明,CdTe-CdSe核壳量子点敏化太阳电池的光电转换效率不仅明显高于CdTe量子点敏化电池,而且也高于CdSe量子点敏化电池。这表明CdTe-CdSe核壳量子点有效改善了CdTe在电解液中的不稳定性。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-11
第一章 文献综述  11-30
  1.1 前言  11-13
  1.2 量子点的特性及其制备方法  13-18
    1.2.1 量子点的特性  13-15
    1.2.2 含镉量子点制备方法  15-18
  1.3 基于量子点的新型太阳电池  18-21
    1.3.1 p-i-n 结构量子点太阳电池  19-20
    1.3.2 量子点敏化太阳电池  20-21
  1.4 量子点敏化太阳电池研究进展  21-27
    1.4.1 硫化镉  21-22
    1.4.2 硒化镉  22-23
    1.4.3 硫化铅  23-24
    1.4.4 三硫化二铋  24
    1.4.5 核壳量子点  24-25
    1.4.6 CdTe 量子点  25-27
  1.5 本课题的提出、主要研究内容及创新之处  27-30
    1.5.1 本课题的提出  27-28
    1.5.2 主要研究内容  28
    1.5.3 创新之处  28-30
第二章 实验方法和表征手段  30-36
  2.1 实验试剂和设备  30-31
    2.1.1 实验主要试剂  30-31
    2.1.2 试验主要设备  31
  2.2 CdTe、CdSe 和CdTe/CdSe(核壳)量子点的合成与表征  31-34
    2.2.1 CdTe 和CdSe 量子点的合成  31-32
    2.2.2 CdTe/CdSe 核壳量子点合成  32
    2.2.3 量子点固体样品的提取  32
    2.2.4 量子点的表征  32-34
  2.3 量子点敏化太阳电池的组装及测试  34-36
    2.3.1 阳极膜的制备  34
    2.3.2 电解液的制备  34
    2.3.3 对电极的制备  34-35
    2.3.4 量子点太阳电池的组装  35
    2.3.5 量子点太阳电池测试  35-36
第三章 低温水相法合成CdTe,CdSe 以及CdTe/CdSe 核壳量子点  36-63
  3.1 水相法合成TGA 和MPA 包覆的CdTe 量子点  36-49
    3.1.1 TGA 包覆的CdTe 量子点的吸收光谱与荧光光谱分析  36-38
    3.1.2 MPA 包覆的CdTe 量子点的吸收光谱与荧光光谱分析  38-41
    3.1.3 TGA 和MPA 包覆的CdTe 量子点比较  41-43
    3.1.4 注射方式对合成MPA 包覆的CdTe 量子点的影响  43-49
  3.2 CdTe/CdSe 核壳量子点合成与表征  49-60
    3.2.1 TGA 包覆的单层CdTe-CdSe 壳核材料  49-52
    3.2.2 TGA 包覆的多层CdTe-CdSe 壳核材料  52-55
    3.2.3 MPA 包覆的多层CdTe-CdSe 壳核材料  55-57
    3.2.4 TGA 和MPA 包覆的CdTe-CdSe 核壳量子点比较  57-60
  3.3 CdSe 量子点的合成  60-63
    3.3.1 TGA 和MPA 包覆的CdSe 量子点的吸收光谱  60-61
    3.3.2 TGA 和 MPA 包覆的 CdSe 量子点吸收光谱随生长时间的变化趋势  61
    3.3.3 CdSe 量子点的XRD 表征  61-63
第四章 基于水相CdTe,CdSe 以及CdTe-CdSe 核壳量子点的敏化太阳电池初探  63-68
  4.1 CdTe, CdSe 以及CdTe-CdSe 核壳量子点的表征  63-68
    4.1.1 CdTe,CdSe 以及 CdTe-CdSe 核壳量子点的液体紫外-可见光谱和荧光光谱  63-64
    4.1.2 CdTe,CdSe 以及CdTe-CdSe 核壳量子点的固体紫外及禁带宽度  64-66
    4.1.3 CdTe,CdSe 以及 CdTe-CdSe 核壳量子点敏化太阳电池 I-V 曲线  66-68
结论与建议  68-71
参考文献  71-80
攻读硕士学位期间取得的研究成果  80-81
致谢  81-82
答辩秀员会对论文的评定意见  82

相似论文

  1. 基于TiO2的染料敏化太阳能电池研究,TM914.4
  2. 光伏电池建模及其在光伏发电预测中的应用,TM914.4
  3. 高效率热光伏电池系统的设计,TM914.4
  4. InGaN太阳能电池的建模仿真与设计,TM914.4
  5. 基于FPGA的手持式光伏电池测试仪设计,TM914.4
  6. 非晶硅／晶硅异质结太阳能电池制备技术的研究,TM914.4
  7. 智能太阳电池测试系统设计,TM914.4
  8. 基于稀土掺杂材料的光谱下转换及其应用的研究,TM914.4
  9. 砷化镓纳米线太阳能电池研究,TM914.4
  10. Cu2ZnSnSxSe4-x薄膜太阳能电池吸收层材料的制备与表征,TM914.4
  11. 聚合物太阳能电池的结构设计与性能优化,TM914.4
  12. 面向太阳电池光阳极的氧化锌纳米结构—制备与性能,TM914.4
  13. 半导体材料改性与染料敏化太阳能电池组装与性能测试,TM914.4
  14. 咔唑类染料敏化太阳能电池制备研究,TM914.4
  15. 三苯胺类染料分子的设计合成及其光伏性能研究,TM914.4
  16. 户用光伏系统设计与实验研究,TM914.4
  17. 太阳电池I-V曲线测试系统和电极制备研究,TM914.4
  18. 晶体硅太阳电池表面织构化工艺的研究,TM914.4
  19. 基于噪声的太阳能电池检测方法,TM914.4
  20. 染料敏化太阳电池中电子输运特性研究,TM914.4
  21. TiO_2基光阳极的改性及光电性能研究,TM914.4

中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 独立电源技术（直接发电） > 光电池 > 太阳能电池
© 2012 www.xueweilunwen.com