【摘 要】
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研发绿色环保的清洁新型能源是人类缓解化石能源紧缺问题的有效方法。目前,太阳能电池的开发应用不断广泛,但它成本较高成为其推广应用的主要制约因素,因此,开发价格低廉,转化效率高的新型太阳能电池成为目前世界各国的热门领域。其中Ti O2已成为制备光伏电池比较理想的材料,而如何提高Ti O2表面的负载量、有效抑制光激发的电子-空穴复合、改善电子迁移率是该类电池亟待解决的问题。通过研究开发了Ti O2纳米管
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研发绿色环保的清洁新型能源是人类缓解化石能源紧缺问题的有效方法。目前,太阳能电池的开发应用不断广泛,但它成本较高成为其推广应用的主要制约因素,因此,开发价格低廉,转化效率高的新型太阳能电池成为目前世界各国的热门领域。其中Ti O2已成为制备光伏电池比较理想的材料,而如何提高Ti O2表面的负载量、有效抑制光激发的电子-空穴复合、改善电子迁移率是该类电池亟待解决的问题。通过研究开发了Ti O2纳米管,增大了Ti O2内表面积从而提高了它的负载量,通过吸附Cd S、Fe等方法对其表面进行修饰,不断改善Ti O2纳米管的光伏性能。多金属氧酸盐（多酸）是一种典型离散型阴离子化合物,本文利用其具有良好的电子接受体的特性,来捕获Ti O2导带中的光生电子并将电子转移到电极导出,从而提高电子迁移速率和光电转换效率。本文用水热法制备了Ti O2薄膜,用阳极氧化法在金属Ti箔上制备Ti O2纳米管列阵,对两种Ti O2薄膜进行形貌和结构的表征,通过对它们的光伏特性曲线（I-V曲线）测试和对两种薄膜的性能进行了比较。结果表明,Ti O2纳米管薄膜的光电转换效率是其薄膜结构的1.85倍。为进一步提高Ti O2纳米管的光电转换效率,本文利用多酸具有接受电子能力的特性,用电化学沉积法在Ti O2纳米管上沉积了不同种类的多酸,对电沉积电压、时间及多酸浓度等实验条件进行了优化,得到了“Si W12/Ti O2、PW12/Ti O2、PMo12/Ti O2纳米管复合薄膜”。对三种“多酸/Ti O2纳米管复合薄膜”的形貌、晶体结构进行表征以及对其生长机理进行探索。再将上述三种Ti O2纳米管复合薄膜组装成“三明治”结构的光伏电池,对它们的光电转换效率进行了研究,结果表明“Si W12/Ti O2纳米管复合薄膜”的光电转换效率为3.62%是Ti O2纳米管的4.89倍;“PW12/Ti O2纳米管复合薄膜”的光电转换效率为2.6%是Ti O2纳米管的3.51倍;“PMo12/Ti O2纳米管复合薄膜”的光电转换效率为2.7%是Ti O2纳米管的3.64倍。说明多酸确实对Ti O2纳米管的光电转换效率有促进作用,同时对上述三种“多酸/Ti O2纳米管复合薄膜”光电转换效率的比较,Si W12对Ti O2纳米管光电转换效率的促进作用也是三种“多酸/Ti O2纳米管复合薄膜”结构中最好的。为进一步提高Ti O2光伏电池的光电转换效率。本文用电化学沉积法制备出“Cd S/Ti O2纳米管复合薄膜”和“Cd S/Si W12/Ti O2纳米管复合薄膜”,通过形貌的表征“Si W12/Ti O2纳米管复合薄膜”在沉积一定量的Cd S后,部分“Si W12/Ti O2纳米管复合薄膜”的管口被Cd S堵塞。对其光伏特性的测试和性能的比较,发现后者的光电转换效率只有1.11%。说明本文Cd S量子点对“Si W12/Ti O2纳米管复合薄膜”表面结构效应还不理想,还需进一步对其沉积条件及复合膜结构进行探索,以不断改进“Cd S/Si W12/Ti O2纳米管复合薄膜”的光电转化效率,提高多酸、Cd S的协同作用。
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