硫化物对电极的制备及其在CdS/CdSe敏化太阳能电池中的应用

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地球上的化石燃料在21世纪内将会消耗完毕,因其量是有限的。因此,新型清洁能源和可再生能源的寻找已成为世界各国所普遍关注和急须应对的问题。如风能、核能、氢能、潮汐能、太阳能等绿色能源已经成为人们解决能源危机的关键。在这些能源当中太阳能备受青睐,主要是作为安全又清洁的能源,与此同时,又具有用之不竭取之不竭的特性。  量子点敏化太阳能电池(QDSSCs)为什么能够引其全世界范围内科学工作者广泛的研究兴趣,关键在于其造价便宜、理论效率又出奇的高、加之制造起来十分的简单等优点。在QDSSCs研究中主要包括阳极膜、量子点敏化剂、电解质和对电极等部分,主要考虑到其中对电极的应用种类较少和对电极表面具有较高的电子转移电阻。因此本文进行了一系列研究工作:  1)PbS对电极是运用简单的化学沉积法制备的,再与CdSe/CdS共敏化的TiO2薄膜光阳极组装成太阳能电池,探讨不同沉积数次对光电转换效率的影响,研究最佳沉积次数,光电转换效率达2.17%,该方法成膜稳定且难以脱落,甚至放置三个月后,PbS膜也不易剥落;再通过另一种比较简单的旋涂法制备PbS对电极,研究不同转速制备的电极装组的太阳能电池的光电转换性能,转速为3000r时,光电转换效率便到2.84%。  2)以不同摩尔比的Ni2+与S2-溶液,运用化学浴沉积法制备出多组NiS对电极,通过测试与CdSe/CdS共敏化的TiO2薄膜光阳极组装成太阳能电池的光电转换效率,得出最佳摩尔比;在此基础上,探讨不同温度对其电化学性能的影响,筛选出最优组,然后进行Mn2+掺杂,改善NiS对电极的电化学性能,其催化活性被加高,进而电池的转换效率增高了,光电转换效率从1.13%提加到3.17%。  3)CuS对电极是先运用化学浴沉积法制备出的,再采用旋涂法在CuS对电极表面复合一层FeS膜,CuS/FeS复合对电极就被制备出来了;比较两种对电极和同样的CdSe/CdS共敏化的TiO2薄膜光阳极组装成太阳能电池的光电转换效率,分试测两种电极的电化学性能,并进行对比研究;CuS/FeS复合对电极组装的电池最高光电转换效率达到4.19%。
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