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随着经济的快速发展,人类对能源需求越来越大,但地球上的化石资源储量是有限的,最终也将面临枯竭。新能源的利用和发展成为当今世界研究的重要课题,其中利用TiO2制备太阳能电池越来越受到人们的关注。但是TiO2的禁带宽度较大(锐钛矿3.2 eV,金红石3.0 eV),只对紫外光区有响应,另外,TiO2受到光激发产生的电子-空穴对极易复合。单一的TiO2在可见光下光电响应较弱,致使TiO2在太阳能电池领域的应用受到限制。本文使用半导体复合的方法,将CdSe与TiO2复合,以提高TiO2的光电性能。(1)采用水热合成法,以钛酸丁酯为钛前体,浓盐酸为水解抑制剂,制备了金红石型TiO2纳米棒阵列薄膜。考察了钛前体浓度、酸度、反应时间及反应温度对TiO2纳米棒形貌的影响。结果表明,加入1 mL钛酸丁酯、30 mL去离子水、30 mL浓盐酸,以150℃~180℃加热18 h,可以制备出直径120 nm、垂直于基底、分散性较好的TiO2纳米棒阵列薄膜。(2)采用循环伏安法在ITO玻璃上沉积CdSe薄膜。利用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)、原子力显微镜(AFM)、紫外-可见(UV-VIS)分光光度计以及电化学工作站对不同温度退火后的CdSe薄膜的晶体结构、形貌、光学性能、光电性能进行表征和测试。结果表明,制备的CdSe薄膜表面平整、厚度均匀,且由呈纳米颗粒状立方相CdSe构成;经退火后,CdSe纳米颗粒出现不同程度的长大现象。紫外-可见吸收光谱表明随着退火温度的升高,CdSe薄膜对可见光的吸收发生红移,表明禁带宽度逐渐减小,表现出量子尺寸效应。通过光电流测试表明,随着退火温度的升高,CdSe薄膜的光电响应效应显著提高。与未退火相比,350℃退火后,禁带宽度从1.88 eV降低到1.75 e V,光电流密度从2.76 mA·cm-2提高到7.03 mA·cm-2,提升了2.5倍。(3)以氯化镉(CdCl2·5H2O)、二氧化硒(SeO2)为原料,采用循环伏安法,在TiO2纳米棒阵列薄膜上沉积CdSe,制备了CdSe/TiO2异质结薄膜,并研究了SeO2浓度、沉积时间、退火温度及退火时间对CdSe/TiO2异质结薄膜形貌结构及光电性能的影响。结果表明,使用4 mmol Se O2的100 mL水溶液,循环沉积4次,可制备出转换效率为5.03%,光电流密度为3.61 mA·cm-2的CdSe/TiO2异质结薄膜。当CdSe/TiO2异质结薄膜在450℃条件下经5 h退火后,形成了棒-壳结构,光电转换效率进一步提高至8.75%,光电流密度提高至5.16 mA·cm-2。