新型无机半导体纳米材料的制备及在太阳能电池中的应用研究

【摘要】：本论文着眼于新型纳米材料的制备及在异质结太阳能电池的探索,合成几种半导体纳米材料,利用制备的纳米材料进行了光伏器件结构的设计组装,并对试制的太阳能器件进行了性能测试。具体工作包括以下几方面： 1.制备了系列半导体纳米晶体。本文利用简单易行的方法在液相中分别合成分散性良好,大小均匀的CdSe, ZnO, FeS2纳米晶体,并利用UV、PL、XRD、TEM等手段进行表征。其中用热注入法合成了直径3.7-4.3 nm的CdSe纳米晶,禁带宽度约2.15 eV；用溶液法合成了直径5 nm左右的ZnO纳米晶,禁带宽度约3.72 eV。尤其值得一提的是,本文借鉴Ⅱ-Ⅵ族量子点合成路径,首次用热注入法合成了直径7.5-9.5 nm的FeS2纳米晶,禁带宽度约1.1-1.2 eV。此外,本文还简单研究了反应时间对上述反应产物的影响。 2.根据上述三种纳米材料的导带价带能级匹配关系,制备了异质结太阳能电池。其一为ITO/PEDOT:PSS/CdSe/ZnO/Al(电池A),其二为ITO/PE-DOT:PSS/P3HT/FeS2/Al(电池B)。各层薄膜厚度均为几十纳米,器件总厚度约几百纳米。 3.用以实现上述设计的实验方案包括：以ITO玻璃为衬底,采用旋涂工艺制备薄膜,在真空条件下蒸镀电极,最终在手套箱内封装成完整光伏器件。器件制备过程中采用适当处理步骤以获得更高器件效率：为减少纳米粒子间的距离,提高载流子传导率,对制备的CdSe纳米晶和FeS2纳米晶进行配体交换,用导电性良好的吡啶置换掉表面原有的长链有机配体；为减少载流子随机传导过程中的复合,用双配位键的二巯基苯对CdSe纳米晶进行交联,使其排列整齐致密。 4.将试制的器件置于标准检测条件下进行测试,测得电池A的开路电压为0.46 V；短路电流为1.01 mA/cm2;填充因子为0.29；能量转换效率约0.13%。电池B的开路电压为0.38 V；短路电流为1.69 mA/cm2;填充因子为0.35；能量转换效率约0.23%。 【关键词】：太阳电池 光伏效应 纳米晶 异质结 旋涂
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 目录8-10
• 图目录10-12
• 第1章 绪论12-23
• 1.1 太阳能电池概述12-18
• 1.1.1 太阳能概述12-13
• 1.1.2 太阳能电池的基本原理13-15
• 1.1.3 太阳能电池的输出特性15-17
• 1.1.4 太阳能电池的分类17-18
• 1.2 新型太阳能电池研究现状18-21
• 1.2.1 染料敏化TiO_2纳米晶薄膜太阳电池18-19
• 1.2.2 有机聚合物异质结太阳能电池19-20
• 1.2.3 无机纳米材料异质结太阳电池20-21
• 1.3 选题背景、研究的内容及意义21-23
• 第2章 实验设备和测试仪器23-28
• 2.1 无机半导体纳米材料的测试仪器23-24
• 2.1.1 紫外-可见光谱(UV-Vis)23
• 2.1.2 荧光光谱仪(PL)23
• 2.1.3 透射电子显微镜(TEM)23-24
• 2.1.4 扫描电子显微镜(SEM)24
• 2.1.5 X射线衍射(XRD)24
• 2.2 器件制备设备与性能测试装置24-28
• 2.2.1 旋涂仪24-25
• 2.2.2 真空蒸发仪及手套箱25
• 2.2.3 其他制备仪器25-26
• 2.2.4 太阳电池性能检测装置26-28
• 第3章 无机半导体纳米晶的合成与表征28-42
• 3.1 无机半导体纳米晶28-31
• 3.1.1 无机半导体纳米晶概述28-30
• 3.1.2 纳米晶的成核与生长理论30-31
• 3.2 硒化镉纳米晶的合成与表征31-35
• 3.2.1 硒化镉纳米晶的合成31-33
• 3.2.2 硒化镉纳米晶的表征33-35
• 3.3 氧化锌纳米晶的合成与表征35-37
• 3.3.1 氧化锌纳米晶的合成35-36
• 3.3.2 氧化锌纳米晶的表征36-37
• 3.4 二硫化亚铁纳米晶的合成与表征37-42
• 3.4.1 二硫化亚铁纳米晶的合成37-39
• 3.4.2 二硫化亚铁纳米晶的合成与表征39-42
• 第4章 新型太阳能电池的器件试制与性能检测42-56
• 4.1 新型太阳能电池的器件试制42-45
• 4.1.1 器件试制的一般步骤42
• 4.1.2 衬底的预处理42-43
• 4.1.3 缓冲层的涂覆43-44
• 4.1.4 电极的蒸镀44-45
• 4.1.5 其他后续步骤45
• 4.2 CDSE/ZNO纳米薄膜异质结太阳电池的试制与研究45-51
• 4.2.1 CdSe/ZnO纳米薄膜异质结太阳电池的设计45-47
• 4.2.2 CdSe/ZnO纳米薄膜异质结太阳电池的制备与表征47-51
• 4.3 P3HT/FES_2纳米薄膜异质结太阳电池的试制与研究51-56
• 4.3.1 P3HT/FeS_2纳米薄膜异质结太阳电池的设计51-52
• 4.3.2 P3HT/FeS_2纳米薄膜异质结太阳电池的制备与表征52-56
• 第5章 总结与展望56-58
• 参考文献58-64
• 致谢64-65
• 个人简历65-66
• 攻读学位期间的科研成果66

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

加快启动国内光伏市场,应对国际光伏形势新变化(中)——启动中国光伏市场的可行性分析    王斯成;

加快启动国内光伏市场,应对国际光伏形势新变化(上)    王斯成;

硫化压力对FeS_2薄膜结构和光学性能的影响    徐文雷,孟亮,刘茂森

硫化温度对FeS_2薄膜的晶体结构和光电性能的影响    徐文雷,孟亮,刘茂森

FeS_2薄膜成分与Fe膜硫化温度的关系    吴新坤;翁臻臻;郑明学;钟南保;程树英;

纳米ZnO/聚合物器件的制备及应用    宋继中;贺英;裴昌龙;陈杰;朱棣;赵鑫;

硫化压力对电沉积并硫化合成的FeS_2薄膜组织结构的影响    侯玲,刘艳辉,孟亮

FeS_2/TiO_2复合薄膜光电性能    张晨宁;胡志强;刘丽红;于仙仙;高岩;金子正治;奥谷昌之;

天然黄铁矿光吸收特征    王秀红;黄涛;黄菲;张胜男;王毅;高超;

pH值对微波水热法制备MnWO_4微晶形貌的影响    周森;黄剑锋;曹丽云;张婷;费杰;

二硫化铁光电薄膜制备技术的研究进展    钟南保,程树英,郑明学,黄赐昌

基于价格竞争力的我国光伏业“双反”对策研究    李钢;

掺杂型ZnS纳米粒子的制备及表面修饰对其发光性质的影响    曲华

NiTi形状记忆合金中Ni_4Ti_3相沉淀行为的相场法模拟研究    柯常波

FeS_2及FeS_2/TiO_2复合薄膜的制备与光电性能研究    黄六一

镁铝合金成分、半固态组织和等温处理工艺    张亮

AZ91D镁合金高剪切流变成形理论与工艺研究    朱光磊

厚大断面球铁石墨析出行为及其铸件的物理模拟研究    刁晓刚

氧化锌纳米晶的水热法制备及其掺杂改性研究    刘宝

FeS_2薄膜制备及光电性能    刘艳辉

过渡金属纳米氧化物及其复合材料的可控制备、生长机理与性能研究    黄祥平

铝、镁合金半固态浆料制备技术的研究    张小立

黄铁矿的光电性能研究    王秀红

铁硫纳米材料的制备及其性质研究    王霞

Mg-7Zn-XAl镁合金部分重熔组织研究    胥林营

CuInS_2半导体纳米晶的热溶剂合成及其薄膜制备    迟方园

有机溶剂法合成CdSe纳米晶及吸附配位剂的改性    李贺

Zn离子注入Al_2O_3单晶纳米颗粒合成及其光学性质改性的研究    何伟岩

化学法制备雄黄量子点及其机理的研究    杨菲

细菌纤维素模板效应及氧化锌光催化材料的可控制备    周碧辉

ZnO、Co纳米粒子制备的研究    刘洪波

纳米氧化铜、氧化亚铜的制备和性能研究    成天健

太阳能电池的研究进展    郝云荣;

纳米晶可编织纤维太阳能电池研究    

玻璃酸钠为模板控制合成硫化汞纳米晶    张丽;秦德志;刘巧茹;张秋霞;

纳米晶化学太阳能电池的研究进展    王君,郑玉琦,辛艳凤,景晓燕,张密林

纳米晶液结太阳能电池研究进展    曾仲献,杜宇平,李红,章伟光

高效染料纳米晶太阳能电池    黄昀昉,吴季怀

染料敏化纳米晶太阳能电池    杨术明,李富友,黄春辉

敏化介质对TiO_2纳米晶太阳能电池的影响    潘超,张松,乔庆东

纳米太阳能电池研究进展    孙宝,郝彦忠,李伟,王禄

染料敏化纳米晶TiO_2太阳能电池研究进展    郝三存,吴季怀,黄昀昉,范乐庆

功能性聚合物与纳米晶杂化材料的制备和性能优化    杨柏;

准单分散Cd_xZn_(1-x)S纳米晶的制备    康诗钊;贾拉弟;李向清;穆劲;王磊;

纳米晶α—Fe_2O_3材料气敏性质的研究    刘海波;李雪梅;徐宝琨;李熙;赵慕愚;

纳米晶FeCoNi软磁薄膜的制备及其耐蚀性能的研究    王秋萍;蔡超;张昭;

电化学阳极氧化生长纳米晶光催化TiO_2薄膜    沈嘉年;宋江江;李凌峰;

不同离子激活的ZrO_2纳米粉发光性质的研究    王淑芬;顾锋;吕孟凯;

纳米晶稀土贮氢合金的制备    

过渡金属离子和稀土金属离子共掺的ZnS纳米晶光致发光特性的研究    杨萍;吕孟凯;许东;袁多荣;宋春风;潘梅;刘久荣;

退火温度对ZnO:Er~(3+)纳米晶发光性质的影响    宋国利;方香云;苏春艳;

氮掺杂ZnO纳米晶表面改性及其抗菌性、紫外防护性研究    郑敏;吴佳卿;许乐;殷骏;

太阳能电池：让“阳光”主宰未来生活    本报记者　张显峰

太阳能厂跨洋吸金 几家欢乐几家愁    黄女瑛 DigiTimes

太阳能电池级多晶硅光伏项目落户益阳    记者　 郭云飞 通讯员　 张世平

涉足太阳能光伏产业公司一览    詹铃

依靠太阳能的家庭    杨先碧

G风帆 太阳能电池新贵    天同证券 张锐

PE“新锐”王刚：太阳能行业的坚定支持派    本报记者 翁海华

行者集团利用太阳能获新突破    记者 张国伟

太阳能电池面临出口为主的尴尬    无暇

邱第明:中国最早太阳能企业的跌宕起伏    本报记者王颖春 采写

硫属化合物半导体纳米材料的调控合成、组装与性能研究    庄仲滨

二氧化钛纳米晶的溶胶法低温制备机理及其掺杂研究    李红

荧光纳米晶的制备及其在免疫学中应用的初步研究    单桂晔

利用寡聚DNA构建纳米晶有序结构    马玉丹

光敏量子点与太阳能电池的第一性原理研究    郭震宇

胶体纳米晶的水相合成与室温表面配体化学    纪小会

Si基纳米晶阵列的制备及特性研究    胡海龙

过渡金属（Mn、Cu）掺杂纳米晶的制备和光电子性质研究    郑金桔

稀土掺杂NaYF_4上转换发光纳米晶的水相合成、表征及其生物应用探索    赵军伟

CdSe等半导体纳米晶的合成及性质研究    戴全钦

新型无机半导体纳米材料的制备及在太阳能电池中的应用研究    陈莹娟

染料敏化TiO_2纳米晶太阳能电池的计算机模拟    刘喜哲

模板剂对掺镧介孔纳米晶TiO_2微结构的影响    周冰晶

半导体纳米材料的制备及其光电性能的研究    史瑞松

半导体纳米材料的合成及其毒理作用和光电催化降解污染物的研究    鞠鹏

功能半导体纳米材料的形貌可控合成、表征及性能研究    连加彪

木质素基两性表面活性剂对ZnO纳米晶控制制备    余方丹

基于钨酸基无机—有机层状混杂结构的钨系微纳米晶材料的制备与表征    温合静

单分散Ag和TiO_2纳米晶的合成及自组装特性研究    孔伟

纳米晶PbSe与SnSe的制备、表征及性能研究    祝艳