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太阳能电池应用合成纳米氧化锌及硫化物


自21世纪以来,人类社会发展关注的焦点逐渐转向能源与环境问题,清洁低碳能源的发展及应用已迫在眉睫,而研发高效率、低成本的太阳能电池首当其冲。在太阳能电池中,氧化锌和硫化物纳米材料的应用比较广泛,通过液相调控纳米材料的尺寸和形貌,对优化光电转换性能、组装太阳能电池功能结构具有非常重要的意义。

试验氧化锌和硫化物纳米材料的液相合成方法,通过组装量子点敏化太阳能电池和染料,初步探讨氧化锌薄膜敏化方法及微观结构和太阳能光电转换之间的关系。以溶剂热体系为基础,发展一种可以简易合成氧化锌分枝状聚集体的方法。通过改变乙酸锌和碱的比例,选择适当的反应温度,就可以做到对聚集体形状和尺寸和的调控。这些聚集体由5nm左右的晶粒通过三维组装和取向连接的方式生长,形成均一的介孔结构,且具有较高的比表面积。乙酸锌为前驱体,通过高温水解的方式获得不同尺寸的氧化锌纳米颗粒。将少量的碱形成晶种放入同一体系中,可以促进氧化锌一维结构的生长,而加入酸则可以抑制各向异性。

除此之外,将六亚甲基四胺和乙酸锌作为水溶液中的反应物,通过调控浓度得到具有分枝状结构的氧化锌纳米棒。以多种氧化锌纳米浆料制备方法为基础,通过改善氧化锌分枝状聚集体光阳极的制作方法,来保持薄膜内部的聚集体结构。和纳米棒、纳米颗粒制作的氧化锌光阳极相比,经由染料敏化的氧化锌聚集体光阳极,组装成太阳能电池后可以获得更高的光电转换效率。对不同形状和尺寸的聚集体结构光阳极进行比较,可见光和尺寸匹配的准球形聚集体组装的电池的性能参数是最高的。用两种不同方法对光阳极进行量子点敏化,通过光电性能测试对不同光阳极结构和量子点对量子点敏化太阳能电池性能的影响进行试验。以十二醇为溶剂,选用油酸或油胺、普通无机盐生成配位的前驱体,以单质硫等为硫源,合成硫化铅等二元硫化物和合金以及异质结多元硫化物纳米晶。反应体系相对温和,且操作简便,通过改变反应条件可以对硫化物的尺寸和形貌进行调控,十分适合规模化制备硫化物纳米材料。



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