【摘 要】
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由于能源危机与全球变暖的不断加剧,使得清洁的太阳能光伏发电吸引了众多研究人员的关注。I-III-VI族化合物的铜铟硒（CISe）具有较好的吸收系数、优异的稳定性以及较高的载流子迁移率,是应用于太阳电池内具有代表性的光吸收材料。本文使用热注入合成的方法,在绿色安全的有机溶液中制备分散性好且尺寸较小的CISe量子点,并对所得量子点的结构、尺寸和光学性能进行研究,并探究改变实验的温度、时间以及Cu/In
【基金项目】
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国家自然科学基金（No.51871089和61674051）； 河北省省级科技计划（No.20311001D）；
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由于能源危机与全球变暖的不断加剧,使得清洁的太阳能光伏发电吸引了众多研究人员的关注。I-III-VI族化合物的铜铟硒（CISe）具有较好的吸收系数、优异的稳定性以及较高的载流子迁移率,是应用于太阳电池内具有代表性的光吸收材料。本文使用热注入合成的方法,在绿色安全的有机溶液中制备分散性好且尺寸较小的CISe量子点,并对所得量子点的结构、尺寸和光学性能进行研究,并探究改变实验的温度、时间以及Cu/In摩尔原子比对量子点的影响。同时,对CISe量子点表面缺陷密度较大的问题进行改善。通过核与壳的组合形式来减少量子点的表面缺陷,改善载流子的传输和收集的性能,并最终提升量子点太阳电池的性能。主要研究内容如下:（1）在三乙二醇中合成黄铜矿晶型CISe量子点。通过控制合成的温度与时间,获得粒径可调范围为3.90-8.14 nm与禁带宽度可调范围为2.16-2.36 e V的量子点。改变量子点的Cu/In摩尔原子比,可控制其禁带宽、载流子寿命和不同种类Cu相关缺陷的相对含量。对CISe量子点进行的退火处理后,可减少量子点内第二相化合物的相对含量。（2）结合连续离子吸附反应法与前驱体缓慢注入法,将CISe包覆在宽带隙Cd S上,形成体积较大并具有量子限域效应的窄带隙壳层,获得表面缺陷数量较少以及载流子寿命较长的Cd S/CISe壳核量子点。通过对比不同包覆参数所得量子点的组分和光学性能,探究影响壳层包覆状态以及量子点合金化程度的因素。当Cd S核尺寸较大、CISe前驱体注入速率较快以及注入量较多时,所得核壳量子点的CISe壳层包覆效果最佳。（3）使用不同Cu/In摩尔原子比的CISe量子点和Cd S/CISe核壳量子点制备成肖特基结量子点太阳电池。通过测试结果可知,随Cu/In摩尔原子比的降低,太阳电池的开路电压和填充因子增加,其短路电流密度和转换效率逐渐降低。而核壳量子点太阳电池则展现出更好的性能。
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