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ZnO纳米棒阵列薄膜的制备及其在染料敏化太阳能电池中的应用

作　者: 秦娟娟
导　师: 罗乐
学　校: 合肥工业大学
专　业: 课程教学论
关键词: ZnO纳米棒阵列 水热法 染料敏化太阳能电池 量子点敏化太阳能电池 光电转换效率
分类号: O484.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


综合论述了染料敏化太阳电池的研究与发展,归纳总结出染料敏化太阳电池的优势以及研究过程中存在的问题。综合论述了量子点敏化太阳电池的研究与发展,归纳总结出量子点敏化太阳电池的优势以及研究过程中存在的问题。综合论述了ZnO纳米材料的研究与发展,归纳总结出ZnO纳米棒阵列薄膜作为染料敏化太阳电池和量子点敏化太阳电池光阳极的优势,以及ZnO纳米棒阵列薄膜光阳极研究过程中存在的问题。在两步法制备ZnO纳米棒阵列薄膜的实验中,系统地研究了水热法生长ZnO纳米棒阵列过程中反应时间和反应溶液浓度对ZnO纳米棒阵列薄膜的形貌和长径比的影响规律。首先,通过实验发现在其他实验参数不变的条件下,反应时间为8h时得到的ZnO纳米棒阵列薄膜的质量最好。其次,通过实验发现在其他实验参数不变的条件下,反应溶液浓度为0.06M时得到的ZnO纳米棒阵列薄膜的质量最好。在染料敏化太阳电池的实验中,首先把不同反应时间制备的ZnO纳米棒阵列薄膜作为光阳极组装成染料敏化太阳电池,系统地研究了反应时间对光电转换效率的影响规律,通过实验发现反应时间为8h时制备出的ZnO纳米棒阵列薄膜作为光阳极组装出的染料敏化太阳电池的光电转换效率最高。其次,把不同溶液浓度制备的ZnO纳米棒阵列薄膜作为光阳极组装成染料敏化太阳电池,系统地研究了溶液浓度对光电转换效率的影响规律,通过实验发现浓度为0.06M时制备出的ZnO纳米棒阵列薄膜作为光阳极组装出的染料敏化太阳电池的光电转换效率最高。在量子点敏化太阳电池的研究中,分别用未敏化的ZnO纳米棒阵列薄膜、CdS敏化的ZnO纳米棒阵列薄膜以及CdS和CdSe共敏化的ZnO纳米棒阵列薄膜组装成量子点太阳电池,并进行检测。通过实验发现CdS和CdSe共敏化的光电转换效率最高,未敏化的光电转换效率最低。研究工作所取得研究成果为ZnO纳米材料的研究提供了有价值的参考,为染料敏化太阳电池和量子点敏化太阳电池的研究提供了有价值的参考,具有一定理论意义和潜在的应用价值。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-7
致谢  7-12
第一章 绪论  12-29
  1.1 引言  12
  1.2 光敏太阳能电池  12-14
  1.3 染料敏化太阳能电池  14-16
    1.3.1 染料敏化太阳能电池的基本结构  14
    1.3.2 染料敏化太阳能电池原理  14-16
  1.4 量子点敏化太阳能电池  16-23
    1.4.1 量子点敏化太阳能电池的优势  17-20
    1.4.2 量子点敏化太阳能电池的结构  20
    1.4.3 量子点敏化太阳能电池的工作原理  20-22
    1.4.4 量子点合成及组装技术  22
    1.4.5 提高量子点敏化太阳能电池效率的方法  22-23
  1.5 ZnO纳米结构光阳极的研究  23-28
    1.5.1 ZnO的性质  24
    1.5.2 一维ZnO纳米材料的制备方法  24-26
    1.5.3 一维ZnO的形貌  26-27
    1.5.4 ZnO的性能及应用  27-28
  1.6 论文选题思想和主要内容  28-29
第二章 实验原料、设备及性能表征手段  29-32
  2.1 实验原料  29-30
  2.2 实验装置  30
    2.2.1 超声清洗机  30
    2.2.2 磁力搅拌器  30
    2.2.3 分析天平  30
    2.2.4 匀胶机  30
    2.2.5 真空干燥箱  30
    2.2.6 马弗路  30
    2.2.7 水油浴锅  30
  2.3 表征手段  30-32
    2.3.1 微观结构分析(TEM：scanning electron microscope)  30-31
    2.3.2 结晶相分析(XRD：X-ray diffraction)  31
    2.3.3 形貌表征(SEM：Transmission electron microscope)  31
    2.3.4 太阳能电池效率测试(T-V曲线测试)  31
    2.3.5 入射单色光子-电子转化效率(IPCE：monochromaticincident photon-to-electron conversion efficiency)  31-32
第三章 ZnO纳米棒阵列的实验研究  32-43
  3.1 引言  32
  3.2 制备ZnO纳米棒阵列  32-42
    3.2.1 FTO导电玻璃的切割和清洗  32-33
    3.2.2 在FTO导电玻璃上制备种子层  33-34
    3.2.3 水热法制备ZnO纳米棒阵列  34-37
    3.2.4 不同实验参数对ZnO阵列形貌结构的影响  37-42
  3.3 本章小结  42-43
第四章 基于ZnO纳米棒阵列薄膜光阳极的染料敏化电池和量子点电池的研究  43-50
  4.1 引言  43
  4.2 基于ZnO纳米棒阵列薄膜光阳极的染料敏化太阳能电池  43-46
    4.2.1 实验部分  43-44
    4.2.2 实验结果和表征  44-46
  4.3 基于ZnO纳米棒阵列薄膜光阳极的量子点敏化太阳能电池  46-49
    4.3.1 实验部分  46-47
    4.3.2 实验结果与表征  47-49
  4.4 本章小结  49-50
第五章 总结和展望  50-52
参考文献  52-56
攻读硕士学位期间发表的论文  56

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中图分类: > 数理科学和化学 > 物理学 > 固体物理学 > 薄膜物理学 > 薄膜的生长、结构和外延
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