论文部分内容阅读
类水滑石结构的化合物(也称为HTlc)由两种或更多种金属氢氧化物组成,并且它们相应的氧化物具有许多特定性质并且被广泛使用,例如体积小而面积大等。本文用尿素水解法合成了 Zn-Sn/Zn-Ti类水滑石,通过简单的研磨和煅烧等步骤,得到了Zn-Sn/Zn-Ti复合氧化物(mixed metal oxide,又称为MMO)的粉末;并通过非常简单而又简便的SILAR应用于量子点敏化太阳能电池(quantum dot sensitized solar cells,又称为QDSSC)的光阳极中,以期取得比较好的效果。通过合成CdS/CdSe量子点、CuS对电极,并优化电解液,从而使得基于锌钛类水滑石的QDSSC取得比较好的光电转换效率。主要工作总结如下:1.多碘(I-/I3-)电解液在染料敏化太阳能电池(dye sensitized solar cells,又称为DSSC)中的电催化效果比较惊艳,但是直接把它在量子点敏化太阳能电池中使用,效果却很不理想,不仅催化效率低下,而且对于量子点还具有腐蚀作用。在本文中,合成了多硫化物电解质(S2-/Sx2-),并在CdS量子点体系的QDSSC(光阳极材料为Zn-Ti MMO)中使用。在标准太阳光模拟器下测试所得电池的效率,除了电解液不同(一个是合成的多硫电解液,另外一个是多碘电解液),余下条件全部相同。发现基于多硫化物电解质体系的量子点敏化太阳能电池具有更高的短路电流和更好的光电转换效率。2.量子点由于可以调节其尺寸大小,从而可以调节它的带宽,进一步调节它对于太阳光的光谱吸收范围。但是单一的量子点由于结构限制,可以调节能带的范围毕竟有限,因而可以通过合成两种或者多种不同禁带宽度的量子点,通过特定的沉积方法,使这些量子点结合一起形成复合阶梯结构,进而增加敏化后的光阳极的光吸收范围,从而使得QDSSC的光电转换效率得以优化。本文通过连续离子吸附与沉积(successive ionic layer adsorption and reaction,又称为SILAR)合成CdS量子点,并通过化学浴(chemical bath deposition,又称为CBD)沉积的方法合成CdSe QDs;采用共敏化的方法在基于Zn-Ti MMO的光阳极上吸附量子点,然后组装成QDSSC。并与单一 CdS体系的QDSSC进行效率比较,发现在光电转换效率上,CdS/CdSe共敏化的QDSSC更佳。3.在QDSSC中,对电极收集外部电路的电子并催化电极和电解质之间的固-液界面处的电子-空穴对的还原。但是传统的Pt对电极在多硫电解液体系中,由于S2-离子非常易于吸附在Pt电极界面,从而降低它的导电性能与催化活性。我们通过CBD合成了CuS对电极,并通过控制化学浴的反应时间,得到了效果最优的CuS对电极。通过Pt对电极体系的电池与CuS对电极体系的电池进行性能对比,发现在填充因子上,CuS对电极体系的要提高许多;相应地,在光电转换效率上也有很大提升。