论文部分内容阅读
TiO2是一种重要的氧化物半导体,在光电转换等方面有着重要的应用,但其能带隙较宽(-3.2eV),在可见光范围内对太阳光的吸收较低。为了提高TiO2对太阳光的利用率,往往把无机半导体敏化剂负载在TiO2的表面。但当一种无机半导体作为敏化剂时,由于受到填装密度、量子点聚合和有机连接剂等因素的影响,致使太阳能电池的光电转换效率较低。而当用两种或者两种以上的无机半导体共同敏化TiO2薄膜时,可以使薄膜的光吸收范围拓展到整个可见光区,甚至红外区。在TiO2薄膜上直接修饰无机半导体的方法主要有化学浴沉积法(CBD)、连续离子层吸附反应法(SILAR)和离子置换法等。其中,连续离子层吸附反应法和离子置换法可以有效地消除有机连接剂的影响,是制备无机半导体敏化TiO2薄膜最常用的方法。本论文主要研究了几种无机半导体共同敏化TiO2薄膜的制备和光电转换性质,具体内容如下：一、利用电泳沉积法在导电玻璃上制备了TiO2颗粒薄膜,在TiO2颗粒薄膜上沉积一层ZnO后,用离子置换法把ZnO层置换成ZnSe敏化层和CdSe敏化层,并以TiO2/ZnSe薄膜和TiO2/ZnSe/CdSe薄膜作为电池的光电阳极,测定了其光电转换性能。研究结果显示,以TiO2颗粒薄膜作为基底时,光电流密度值很低,仅为0.21μA/cm2。二、为了提高太阳能电池的光电转换效率,采用TiO2纳米线阵列薄膜代替TiO2颗粒薄膜,并探究了其光电转换性质。用水热合成法在导电玻璃上制备了TiO2纳米线阵列薄膜,并从前驱体浓度、反应温度、种子层和反应时间四个方面探究合成TiO2纳米线阵列薄膜的最佳实验条件。在此最佳实验条件下,利用SILAR法先在TiO2纳米线阵列薄膜上沉积一层无定形的ZnSe层,然后在Cd2+溶液中置换,得到结晶度良好的CdSe层,并探讨了SILAR循环次数、置换温度、置换时间及TiO2纳米线的长度对光电性能的影响。通过研究发现,制备TiO2/ZnSe/CdSe纳米线阵列薄膜的最佳条件是：TiO2纳米线阵列的长度约为3.9μm、ZnSe的SILAR循环次数为35次、在140℃的Cd2+的溶液中反应8h。最佳实验条件下制得的TiO2/ZnSe/CdSe纳米线阵列薄膜的光电流密度值为14.4mA/cm2,比Ti02颗粒薄膜的光电流密度(为0.21μA/cm2)高出很多。