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TiO_2-Cu_2O异质结太阳能电池的制备与表征

作　者: 魏巍
导　师: 王浩
学　校: 湖北大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: 异质结 TiO2 Cu2O 水热法电化学沉积法光电流光电转化效率太阳能电池
分类号: TM914.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

随着全球经济的快速发展,能源的短缺与需求日趋严重,伴随着环境的污染阻碍了社会经济的发展。全球把目光投向了可再生能源,例如风能、水能、潮汐能、核能以及太阳能成为解决能源危机和环境的焦点。其中太阳能是用之不竭,取之不尽；并且很安全,利用成本低,不受环境的限制,将太阳能直接转换为热能和电能,造福了全人类并一直是21世纪最有潜力的能源。人们进行了大量的基础实验来提高太阳能电池的光电转换效率。其中二氧化钛TiO2作为良好的光催化材料有着广泛的应用。另一方面,氧化亚铜Cu2O半导体在最近又得到了学术界很大的关注。而由两者结合的异质结在太阳能电池应用方面有很大潜力。本文主要采用水热方法和电化学沉积法得到了一系列的n-TiO2/p-Cu2O异质结。并且研究了它们的结构,成分,光学,电学等基本性质。具体内容如下：(1)研究水热合成法制备TiO2纳米棒阵列工艺,并通过电化学沉积法制备Cu2O薄膜形成TiO2-Cu2O异质结。(2)研究在Cu2O薄膜厚度变化情况下对TiO2-Cu2O异质结光电流的影响。得到在电化学沉积时间为720秒,厚度约为500纳米时光电流最大2.43mA/cm2,光电转化效率可达0.63%。并且得出随着Cu2O沉积量的增加,光电流和光电转换效率有所减小。(3)研究在TiO2含量变化对TiO2-Cu2O异质结影响的研究。包括：前驱反应物钛酸四酊脂的浓度和TiO2长度的影响作用。我们得到两组实验数据表明了酸四酊脂的浓度最佳值0.08ml,随着钛酸四酊脂的浓度增加,TiO2纳米棒阵列越密集,光电流和光电转换效率有所减小。而另一方面,二氧化钛纳米棒的长度约为800nm.条件下有较大的光电流和光电转换效。并且随着TiO2纳米棒长度增加有所减小(4)初步研究了ZnO-Cu2O异质结的光电化学性能。与TiO2相比较而言,ZnO与TiO2同为n型半导体,然而在光电化学性能上有差异,其光电流可达1.64mA/cm2光电转化效率可达0.45%.

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章绪论  10-21
  1.1 太阳能电池的研究背景  10-11
  1.2 太阳能电池的发展  11-12
  1.3 太阳能电池的分类及应用  12
  1.4 背景知识  12-13
  1.5 实验用到的制备方法  13-15
  1.6 选题背景及意义  15-16
  1.7 实验制备和表征手段  16-20
  1.8 研究内容  20-21
第二章 Cu_2O含量变化对TiO_2-Cu_2O异质结影响的研究  21-32
  2.1 实验方案的制定  21
  2.2 实验所用药品介绍  21-22
  2.3 实验步骤  22-23
  2.4 结构分析  23-25
  2.5 磁控溅射法制备纳米Cu_2O薄膜  25-27
  2.6 电极的制备  27-28
  2.7 紫外可见光光谱分析  28
  2.8 光电化学性能测试研究  28-31
  2.10 本章小结  31-32
第三章制备工艺参数对TiO_2纳米棒阵列的形貌影响  32-39
  3.1 当前驱反应物浓度变化时  32-33
  3.2 光电化学性能测试研究  33-35
  3.3 Ti0_2长度变化对异质结的影响  35-36
  3.4 光电化学性能测试研究  36-38
  3.5 本章小结  38-39
第四章 ZnO-Cu_2O异质结研究  39-42
  4.1 引言  39
  4.2 样品制备  39-40
  4.3 晶体结构分析  40
  4.4 光电化学性能测试分析  40-41
  4.5 本章小结  41-42
结论  42-44
参考文献  44-48
附录  48-49
致谢  49

TiO_2-Cu_2O异质结太阳能电池的制备与表征

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