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PbS量子点的制备及其光电性能研究

作　者: 岳栋
导　师: 张建文
学　校: 北京化工大学
专　业: 化学工程与技术
关键词: 量子点 纳晶薄膜太阳能电池 双功能有机分子 光电转换效率
分类号: O614.433
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


本论文采用不同方法制备了缺陷少、结晶性好,尺寸分布在4 nm到15 nm之间的PbS量子点,研究不同反应条件对粒径的影响。在此基础上,组装成PbS量子点敏化纳晶多孔薄膜太阳能电池。主要研究工作包括如下三方面。1、以胶体化学的方法,通过使反应物前躯体在高温瞬间成核、快速冷却后缓慢生长的实验工艺,分别以无机硫和有机硫为原料合成了晶粒尺寸在几纳米到十几纳米、尺寸范围分布窄的单分散PbS量子点。通过TEM、XRD、近红外吸收、光致发光等一系列测试手段对制得的量子点的颗粒尺寸、表面形貌和晶体结构进行表征。2、采用涂敷方法制备Ti02和Sn02纳晶薄膜,对薄膜的形貌和结构进行了表征。3、通过具有双功能基团的有机分子将制备的PbS量子点连接到Ti02和Sn02纳晶多孔薄膜上,并以此为光电极组装成PbS量子点敏化纳晶薄膜太阳能电池。对组装的太阳能电池的光电转换性能进行了测试和分析。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-14
第一章 绪论  14-28
  1.1 前言  14
  1.2 半导体量子点概述  14-17
    1.2.1 半导体量子点的研究进展  14-16
    1.2.2 半导体量子点的量子效应  16
    1.2.3 量子点的多重激子产生效应研究的进展  16-17
  1.3 半导体量子点的制备  17-18
  1.4 量子点太阳电池  18-26
    1.4.1 量子点太阳能电池的研究进展  18-19
    1.4.2 量子点敏化太阳能电池的研究发展  19-20
    1.4.3 量子点敏化太阳能电池的基本结构  20-21
    1.4.4 量子点敏化太阳能电池工作原理  21-24
    1.4.5 量子点敏化太阳能电池光电性能的主要表征参数及其影响因素  24-25
    1.4.6 量子点敏化太阳能电池的动力学特性  25-26
  1.5 课题研究意义及工作设想  26-28
第二章 PbS量子点材料的制备和表征  28-46
  2.1 实验条件  28-30
    2.1.1 实验试剂  28-29
    2.1.2 实验仪器  29
    2.1.3 PbS量子点的表征  29-30
  2.2 以无机硫为原料制备PbS量子点  30-35
    2.2.1 合成步骤  30
    2.2.2 PbS量子点的制备  30-31
    2.2.3 PbS量子点晶体结构  31-32
    2.2.4 PbS量子点的尺寸和形貌  32-33
    2.2.5 PbS量子点的量子尺寸效应  33-35
  2.3 采用复合有机溶剂以无机硫为原料制备PbS量子点  35-39
    2.3.1 实验步骤  35
    2.3.2 分析反应条件对PbS量子点粒径大小的影响  35-39
  2.4 以有机硫为原料制备PbS量子点  39-45
    2.4.1 实验步骤  39-40
    2.4.2 上述合成方法所得PbS量子点的粒径和形貌  40-41
    2.4.3 PbS量子点晶体结构  41-42
    2.4.4 PbS量子点的量子尺寸效应  42-43
    2.4.5 PbS量子点的光致发光性能  43-45
  2.5 本章小结  45-46
第三章 PbS量子点敏化TiO_2纳晶薄膜太阳能电池  46-54
  3.1 实验部分  46-49
    3.1.1 实验试剂  46-47
    3.1.2 纳晶TiO_2薄膜的制备  47
    3.1.3 量子点敏化TiO_2纳晶薄膜  47-48
    3.1.4 PbS量子点太阳能电池的组装  48-49
    3.1.5 PbS量子点敏化太阳能电池的测试和表征  49
    3.1.6 PbS量子点敏化TiO_2纳米颗粒电子转移性能的测试  49
  3.2 PbS敏化TiO_2纳晶薄膜的形貌  49-52
  3.3 PbS量子点敏化的TiO_2纳晶薄膜太阳能电池的光电性能  52
  3.4 PbS量子点与TiO_2纳米颗粒之间的电子转移  52-53
  3.5 本章小结  53-54
第四章 PbS量子点敏化SnO_2纳晶薄膜太阳能电池  54-60
  4.1 实验部分  54-55
    4.1.1 SnO_2纳晶薄膜的制备  54
    4.1.2 PbS量子点敏化SnO_2纳晶薄膜  54-55
    4.1.3 PbS量子点敏化SnO_2纳晶薄膜的光电性能测试  55
    4.1.4 PbS量子点敏化TiO_2纳米颗粒电子转移性能的测试  55
  4.2 SnO_2纳晶薄膜的形貌  55-56
  4.3 光激发电子从PbS量子点向SnO_2纳晶薄膜注入过程  56-57
  4.4 PbS量子点敏化SnO_2纳晶薄膜太阳能电池的光电性能  57-58
  4.5 本章小结  58-60
第五章 结论部分  60-62
参考文献  62-66
致谢  66-68
研究成果及发表的学术论文  68-70
作者简介  70-72
导师简介  72

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中图分类: > 数理科学和化学 > 化学 > 无机化学 > 金属元素及其化合物 > 第Ⅳ族金属元素及其化合物 > 锗主族（ⅣA族金属元素） > 铅Pb
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