论文部分内容阅读
本文通过重复依次旋涂Pb（NO3）2溶液、Na2S与乙二硫醇（EDT）混合溶液的两步旋涂旋涂连续离子层吸附与反应法（SILAR）在TiO2纳米棒阵列上制备PbS量子点,并组装了相应的固态量子点敏化太阳电池;系统的比较了三步旋涂SILAR法和两步旋涂SILAR法所制备的PbS量子点的化学组成、表面形貌、晶相、光学吸收以及相应的太阳电池光伏性能。通过调节两步旋涂SILAR法中Na2S与EDT混合溶液中EDT的浓度构建梯度带隙的PbS量子点,并组装了相应的固态量子点敏化太阳电池;系统研究了混合溶液中EDT的浓度对所得的PbS量子点的粒径、带隙、价带位置、导带位置化学组成和表面形貌的影响以及相应梯度带隙PbS量子点敏化太阳电池的光伏性能。此外,利用两相法在室温下合成了Ag2S和PbS量子点,并利用TEM、HRTEM、XRD和UV-Vis系统的表征了所制备的量子点的形貌、晶相、光学吸收。使用两步旋涂SILAR法所制备的PbS量子点与三步旋涂SILAR法所制备的PbS量子点相比,它们的的化学组成、表面形貌、晶相、光学吸收差别不大,均可以在TiO2纳米棒阵列上沉积一层致密的、全覆盖的PbS量子点薄膜,并且在两步旋涂SILAR法中,容易通过改变混合溶液中Na2S和EDT浓度来调节PbS量子点中Pb-EDT复合物和PbS的含量。使用三步旋涂SILAR法制备的PbS量子点敏化太阳电池的光电转换效率为3.79%,Voc为0.54 V,Jsc为11.90 mA?cm-2,FF为0.59。使用两步旋涂SILAR法所制备的PbS量子点薄膜敏化太阳电池的光电转换效率为3.81%,Voc为0.55 V,Jsc为11.35 mA?cm-2,FF为0.61。通过调节Na2S与EDT混合溶液中EDT的浓度,发现随着混合溶液中EDT的浓度从1.5 mmol?dm-3增加到3 mmol?dm-3和6 mmol?dm-3,所制备的PbS量子点的粒径逐渐减小,带隙逐渐增加,价带位置和导带位置上移。梯度带隙结构的PbS量子点,它们的导带位置逐渐升高,价带位置逐渐降低,加速了PbS量子点的导带电子注入到FTO的速率和价带空穴注入到spiro-OMeTAD速率,进而改善了电荷分离。并且在梯度带隙PbS量子点中,与spiro-OMeTAD直接接触的PbS量子点的导带位置较高,相应太阳电池取得了较高的Voc。经过优化后的梯度带隙PbS量子点敏化太阳电池在一个标准太阳光照下的光电转换效率达到了6.29%,Voc达到了0.65 V,Jsc达到了15.09 mA·cm-2,FF达到了0.64。利用两相法所制备的Ag2S量子点的粒径分布均一,大小均在5 nm左右,但所制备的Ag2S量子点由于表面长链的配体,降低了Ag2S量子点的导电性,尚难应用于组装量子点敏化太阳电池。而所制备的PbS量子点的粒径分布不均,粒径大小在5-20 nm的范围内,需进一步通过调节前驱体溶液中的组成来合成尺寸均一的PbS量子点。因而,使用两相法制备Ag2S和PbS量子点尚需进一步探索。