【摘 要】
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光伏电池和光电解水是利用太阳能解决能源危机的两种主要方式。本文以宽带隙ZnO单晶纳米线(SCNWs)为基础,物理气相沉积CdTe薄膜,制备高效纳米线增强异质结太阳能电池,并尝试
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光伏电池和光电解水是利用太阳能解决能源危机的两种主要方式。本文以宽带隙ZnO单晶纳米线(SCNWs)为基础,物理气相沉积CdTe薄膜,制备高效纳米线增强异质结太阳能电池,并尝试将制备的p-CdTe半导体材料应用于光电解水制氢。1、本文通过物理气相沉积(PVD)的方法在ZnO NWs上沉积致密的CdTe多晶薄膜制备固态纳米线PN结太阳能电池,探究了最佳的ZnO NWs的长度和CdTe的沉积温度。优化后的电池短路电流最高可达19mA/cm2,这主要归因于ZnO NWs和CdTe膜层良好的结晶性,有利于光生载流子的分离和快速传输。2、ZnO NWs/CdTe太阳能电池在获得高短路电流的同时,其开路电压远远低于ZnO/CdTe薄膜电池的理论电压值。通过理论计算与实验分析我们发现,导致开路电压低的主要原因是纳米线的线间距不足以使CdTe形成完整的耗尽层。我们通过引入合适的CdS中间层,消除了ZnO NWs的表面缺陷并调整了耗尽层的分布,成倍的提升了电池的开路电压,最后我们绘制了能级图对其作用机理进行了详尽的解释。3、我们将热蒸发法制备p-CdTe薄膜作为光电产氢的光阴极,并利用电泳沉积的方法制备TiO2薄膜作为保护层,Pt颗粒作为助催化剂,获得了较高的光电流和稳定性。
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