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太陽能電池應用合成納米氧化鋅及硫化物


自21世紀以来,人類社會發展關注的焦點逐漸轉向能源與環境問題,清潔低碳能源的發展及應用已迫在眉睫,而研發高效率、低成本的太陽能電池首當其沖。在太陽能電池中,氧化鋅和硫化物納米材料的應用比較廣泛,通過液相調控納米材料的尺寸和形貌,對優化光電轉換性能、組裝太陽能電池功能結構具有非常重要的意義。

試验氧化鋅和硫化物納米材料的液相合成方法,通過組裝量子點敏化太陽能電池和染料,初步探讨氧化鋅薄膜敏化方法及微觀結構和太陽能光電轉換之間的關系。以溶劑熱體系为基礎,發展一種可以簡易合成氧化鋅分枝狀聚集體的方法。通過改變乙酸鋅和堿的比例,選擇适當的反應溫度,就可以做到對聚集體形狀和尺寸和的調控。这些聚集體由5nm左右的晶粒通過三維組裝和取向連接的方式生長,形成均一的介孔結構,且具有較高的比表面積。乙酸鋅为前驅體,通過高溫水解的方式獲得不同尺寸的氧化鋅納米顆粒。将少量的堿形成晶種放入同一體系中,可以促進氧化鋅一維結構的生長,而加入酸則可以抑制各向異性。

除此之外,将六亞甲基四胺和乙酸鋅作为水溶液中的反應物,通過調控濃度得到具有分枝狀結構的氧化鋅納米棒。以多種氧化鋅納米漿料制備方法为基礎,通過改善氧化鋅分枝狀聚集體光陽極的制作方法,来保持薄膜内部的聚集體結構。和納米棒、納米顆粒制作的氧化鋅光陽極相比,经由染料敏化的氧化鋅聚集體光陽極,組裝成太陽能電池後可以獲得更高的光電轉換效率。對不同形狀和尺寸的聚集體結構光陽極進行比較,可見光和尺寸匹配的準球形聚集體組裝的電池的性能參數是最高的。用兩種不同方法對光陽極進行量子點敏化,通過光電性能測試對不同光陽極結構和量子點對量子點敏化太陽能電池性能的影響進行試验。以十二醇为溶劑,選用油酸或油胺、普通無機鹽生成配位的前驅體,以單質硫等为硫源,合成硫化鉛等二元硫化物和合金以及異質結多元硫化物納米晶。反應體系相對溫和,且操作簡便,通過改變反應條件可以對硫化物的尺寸和形貌進行調控,十分适合規模化制備硫化物納米材料。



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