论文部分内容阅读
量子点敏化太阳能电池是一种新型第三代太阳能电池,具有环境友好,制备过程简单,材料成本低廉,高的理论光电转换效率,发展前景较好。对电极是量子点敏化太阳能电池重要的组成部分,本文采用水热法制备了MoS2/CNTs和MoS2/Ni Foam复合材料,通过滴涂法制备了MoS2/CNTs对电极,然后制备了MoS2/Ni Foam对电极,并将其与CdS/CdSe光阳极组装成完整的量子点敏化太阳能电池。随后采用微量注射泵辅助沉积以CdS/CdSe为量子点的光阳极,并将其与对电极和电解液组装成量子点敏化太阳能电池,测试其光电性能。具体研究内容如下:（1）采用一步水热法制备了MoS2/CNTs复合材料,研究了碳纳米管引入量和悬浮液浓度对MoS2/CNTs复合材料催化活性的影响。适量的碳纳米管可以提高对电极的催化活性,当在0.25 g钼酸钠和0.4 g硫脲中引入0.01 g碳纳米管,并将得到的MoS2/CNTs材料在N2气氛下煅烧,对电极催化活性最好。其电荷传递阻抗为1.39Ω,交换电流密度为10.08 mA cm-2。实验结果表明,在AM1.5标准光照条件下,基于最优的MoS2/CNTs对电极组装的量子点敏化太阳能电池达到了5.05%的光电转换效率,高于MoS2、CNTs和其它MoS2/CNTs对电极组装的电池。（2）通过水热法制备了MoS2/Ni Foam复合材料,研究了Ni Foam的引入对对电极电催化活性的影响。结果表明,Ni Foam的引入增强了对电极的电催化活性,在180℃下合成的MoS2/Ni Foam-180材料具有最好的催化活性。其电荷传递阻抗为0.51Ω,交换电流密度为11.31 mA cm-2,这归因于Ni Foam的三维网状结构、MoS2花状结构以及MoS2和Ni Foam的协同催化作用。基于最优的MoS2/Ni Foam对电极组装的量子点敏化太阳能电池达到了4.02%的光电转换效率,高于MoS2和Ni Foam对电极组装的电池。（3）采用微量注射泵辅助沉积CdS/CdSe量子点,研究了CdS层数、CdSe层数和微量注射泵的推进速度对光阳极吸光能力的影响。经过紫外-可见光谱分析,发现合适的沉积层数对光阳极的吸光能力有积极的影响,当沉积4层CdS,3层CdSe,推进速度设为3 mm/min时,沉积的光阳极吸光能力最好,其禁带宽度为2.29 eV。结果表明,基于最优的光阳极,分别与MoS2/CNTs-2和MoS2/Ni Foam-180对电极组装成完整的量子点敏化太阳能电池,其光电转换效率分别为4.63%和3.91%。微量注射泵辅助沉积CdS/CdSe量子点,操作简单,节约时间,提供了一种操作便捷的新思路。