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量子点敏化太阳电池被誉为第三代太阳电池,具有广阔的发展前景。作为量子点敏化太阳电池(QDSC)重要组成部分之一的无机半导体量子点敏化剂,对太阳电池的性能起着决定性的作用。采用化学浴原位沉积法制备CdS/CdSe共敏化剂和In2S3新型无机半导体敏化剂,优化量子点敏化光阳极的制备工艺,从而提高太阳电池的性能是本论文研究的重点。
我们采用化学浴沉积法在TiO2多孔薄膜上原位沉积了CdS/CdSe共敏化剂,形成了TiO2/CdS/CdSe核壳结构薄膜电极。从TiO2/CdS/CdSe薄膜光吸收性能、电化学性能等方面出发,研究分析了CdS和CdSe沉积次数对太阳电池光电性能的影响,并确定了最优沉积工艺参数。通过研究热处理对CdS/CdSe共敏化TiO2薄膜太阳电池光电性能的影响,发现热处理可以有效提高电池的短路电流密度,主要归因于TiO2/CdS/CdSe薄膜光吸收能力的增强和材料内部缺陷减少,使电池能量转换效率得到提升。
鉴于目前可用于量子点敏化太阳电池的量子点材料比较有限,为了拓展量子点敏化剂的材料范围,本论文选取光学及电学性能较好的In2S3为研究对象,采用化学浴原位沉积法制备了In2S3新型无机半导体敏化剂,并研究了TiO2/In2S3薄膜的光学性能和对应电池的光电性能。通过第三章实验发现,量子点沉积工艺对太阳电池的性能有着重要影响,因此本部分也考察了化学浴沉积的温度、时间等工艺对In2S3敏化TiO2薄膜太阳电池性能的影响,确定了最佳沉积工艺;另外,为了解决碘电解质对In2S3的光腐蚀作用,我们提出将ZnS和Y2O3作为钝化层用于In2S3敏化太阳电池。研究发现,ZnS和Y2O3均可有效降低碘电解质对In2S3的化学腐蚀,保证电池稳定工作,提高电池的转换效率。