● 摘要
太阳能已经成为解决当前能源危机和环境问题的理想新能源。太阳能电池具有安全可靠、无污染和能量随处可得等诸多优点。量子点敏化太阳电池是具有很高研究价值和广阔应用前景的第三代太阳能电池。本论文用一种简单的方法修饰TiO2光阳极,制备的CdS敏化太阳电池性能有显著提高,同时对Cu2S对电极的稳定性进行了初步研究。主要研究工作包括以下三方面。
1. 对CdS敏化太阳电池的制备过程进行优化,得到最佳制备工艺条件。本论文研究了薄膜厚度、CdS沉积次数和不同对电极的选用对电池性能的影响。实验表明,用铜片基底腐蚀法制备Cu2S对电极,TiO2薄膜厚度为16 µm,CdS沉积为7次时,得到的电池光电转换效率最高,达到1.81 %。
2. 制备不同尺寸的聚苯乙烯微球来修饰TiO2光阳极,人为的在光阳极内部制造孔洞,研究了光阳极内部孔洞对CdS敏化太阳电池性能的影响。对不同TiO2光阳极结构的电池进行SEM、EDX、Uv-vis、光电性能等一系列表征测试,实验表明,薄膜中的孔洞能改善量子点敏化效果,提高量子点负载量的同时让量子点在薄膜中的分布更均匀。其中80 nm PSs修饰的TiO2光阳极电池的性能最好,相比于普通的TiO2光阳极电池,光电转换效率从1.81 %提高到了2.50 %,效率提高了38.1 %。
3. 用前驱体法在FTO导电玻璃上制备Cu2S对电极,组装的电池密封性能好,多硫电解液在电池内部状态稳定。得到的电池光电转换效率为1.54 %,要低于铜片基底腐蚀法制备的Cu2S对电极,主要是由于目前制备的Cu2S不够致密均匀。制备方法需要进一步改善。
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