本文關(guān)鍵詞：面向太陽能電池的氧化鋅納米結(jié)構(gòu)制備研究

  更多相關(guān)文章： 氧化鋅六棱線陣列 水熱法 聚乙烯亞胺 鎳摻雜 光陽極

【摘要】：氧化鋅(Zinc oxide,簡稱ZnO)制備的材料被應(yīng)用于各種領(lǐng)域。Zn O六棱線被用于染料敏化太陽能電池中,并可顯著提高光與電之間轉(zhuǎn)換的效率,這是因為六棱線在其中的主要作用是電子傳輸,因為ZnO六棱線的遷移率和比表面積相對于其它材料較大。然而目前以氧化鋅六棱線作為光陽極光與電之間轉(zhuǎn)換的效率還比較低,國內(nèi)光電的轉(zhuǎn)換效率還在1%左右徘徊,這樣低的轉(zhuǎn)換效率肯定是不可以用于光陽極的大規(guī)模生產(chǎn)的。綜合來看主要存在的問題有重復(fù)性差、籽晶層的制備方式、取向性、六棱線的比表面積小、六棱線的缺陷高、六棱線的導(dǎo)電能力低(電子遷移率低)等原因�；诖�,本論文對六棱線制備進行了一些研究,使其能用于未來的光陽極中,提高光與電之間轉(zhuǎn)換的效率。本文采用透射譜(Transmittance Spectrun)、光致發(fā)光譜(Photoluminescence?Spectrum,簡稱PL譜)、X射線衍射譜(X?ray Diffaction Spectrum,簡稱XRD譜)以及掃描電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope,簡稱SEM)為納米結(jié)構(gòu)性能的表征手段。(1)籽晶層采用磁控濺射法制備的ZnO薄膜重復(fù)性比較高,解決了重復(fù)性差的問題,且解決了導(dǎo)電層與電解液之間的復(fù)合問題。(2)研究了不同的加熱過程六棱線性能的對比得出以下結(jié)論:直接放于95oC水中的透射率高;(103)晶面的生長隨溫度的升高生長速度加快,而(002)晶面在水熱條件下也是隨溫度升高生長速度加快;當溫度在95oC時,氧化鋅幾乎只沿(002)晶面單向生長,而在95oC以下某一個特定的或一定范圍內(nèi)的溫度,氧化鋅沿(100)晶面會有生長;直接放于95oC水中(002)晶面結(jié)晶質(zhì)量較好,(002)晶面生長的概率更高,六棱線長得均勻,直立性好,六棱線的頂端六角形的結(jié)構(gòu)完整,側(cè)面幾乎無沾連,解決了直立性較差的問題。(3)通過改變?nèi)芤褐芯垡蚁﹣啺返臐舛?使其從0到0.002mol/L變化,通過測試結(jié)果得出結(jié)論:氧化鋅六棱線的透射率呈現(xiàn)出先緩慢降低又緩慢升高的情況,(002)晶面晶格結(jié)構(gòu)生長隨聚乙烯亞胺的加入的增多,呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢。而(103)晶面呈現(xiàn)出先減少后增加的趨勢。在0.001mol/L處,(002)生長最多,而(103)晶面生長最少,但是不加入聚乙烯亞胺更適用于氧化鋅六棱線的一次生長,而加入聚乙烯亞胺的氧化鋅六棱線的生長更適合于在棒上二次或多次生長氧化鋅以制備出超長的氧化鋅六棱線。為了使六棱線長得更長,本文采用0.001mol/L作為聚乙烯亞胺的添加濃度,以醋酸鋅、六次甲基四胺體系為一次生長體系,醋酸鋅、六次甲基四胺和0.001mol/L的聚乙烯亞胺體系作為二次生長體系。(4)二次生長的(002)晶面更多。二次的(103)晶面峰值相對一次來說較小,成功實現(xiàn)了直徑與一次生長六棱線直徑尺寸相似、沿襲原有生長方向、直徑尺寸上下基本一致的二次生長,且直立性特別好,生長比較自然,好像一次生長的一樣,達到了六棱線長度生長的目的。(5)二次生長氧化鋅六棱線通過改變鋅與鎳的比值得到以下結(jié)論:在鋅鎳比值為0.94:0.06時,透射率最高,缺陷最小,成功實現(xiàn)鎳的摻入減少缺陷的目的。綜合來說,針對六棱線陣列存在的問題,對它的直立性、長度、缺陷方面進行了改進性研究,但由于透射率很低,染料的填充空間是否足夠等問題,說明光陽極材料的制備還有很多的條件需要改進,以達到提高轉(zhuǎn)化效率的目的。
【關(guān)鍵詞】：氧化鋅六棱線陣列 水熱法 聚乙烯亞胺 鎳摻雜 光陽極
【學(xué)位授予單位】：遼寧師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TQ132.41;TB383.1
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 引言10-12
• 1 ZnO的制備方法12-21
• 1.1 脈沖激光沉積（ Pulse Laser Deposition ，簡稱PLD ）13-14
• 1.1.1 制備原理13-14
• 1.1.2 制備過程14
• 1.1.3 與除此以外的薄膜生產(chǎn)方式相比PLD的優(yōu)點14
• 1.2 原子層沉積法14-15
• 1.2.1 制備原理14-15
• 1.3 磁控濺射法 ( Magnetron Sputtering )15-16
• 1.3.1 制備原理15-16
• 1.3.2 實驗步驟16
• 1.3.3 實驗特點16
• 1.4 金屬有機化學(xué)氣相沉積（ Metal ?organic Chemical Vapor Deposition ，簡稱MOCVD ）16-17
• 1.4.1 制備原理16
• 1.4.2 MOCVD法的特點16-17
• 1.5 超聲噴霧熱解法（Ultrasonic Spray Pyrolysis ，簡稱USP ）17-18
• 1.5.1 制備原理17
• 1.5.2 USP的歷史與研究現(xiàn)狀17
• 1.5.3 USP制備ZnO薄膜17-18
• 1.6 水熱法（水浴加熱法，， Hydrothermal Method ）18-21
• 1.6.1 水熱法的發(fā)展過程及研究現(xiàn)狀18-20
• 1.6.2 水熱法制備ZnO實驗步驟20-21
• 2 ZnO的表征方法21-30
• 2.1 透射率譜21
• 2.2 光致發(fā)光譜（ PL譜）21-26
• 2.2.1 光子吸收21-22
• 2.2.2 復(fù)合產(chǎn)生光子22-24
• 2.2.3 ZnO的光致發(fā)光機理24-26
• 2.3 X射線的衍射譜（ XRD譜）26-28
• 2.4 掃描電子顯微鏡圖（ SEM圖）28-30
• 3 不同的加熱過程六棱線性能的對比30-37
• 3.1 實驗裝置30
• 3.2 實驗藥品30
• 3.3 實驗手段和實驗過程30-32
• 3.4 結(jié)果與分析32-37
• 3.4.1 透射譜對比32-33
• 3.4.2 PL譜對比33-34
• 3.4.3 XRD譜對比34-35
• 3.4.4 SEM圖對比35-37
• 4 聚乙烯亞胺( PEI )濃度的變化對ZnO六棱線的影響37-44
• 4.1 實驗手段和實驗過程37
• 4.2 結(jié)果與分析37-44
• 4.2.1 透射譜對比37-38
• 4.2.2 PL譜對比38-40
• 4.2.3 XRD譜對比40-41
• 4.2.4 SEM圖對比41-44
• 5 一次生長ZnO六棱線與二次生長ZnO六棱線對比44-49
• 5.1 實驗手段和實驗過程44-45
• 5.2 結(jié)果與分析45-49
• 5.2.1 PL譜對比45-46
• 5.2.2 XRD譜對比46
• 5.2.3 SEM圖對比46-49
• 6 二次生長ZnO六棱線改變鋅與鎳的比值對性能的影響49-55
• 6.1 實驗手段和實驗過程49-50
• 6.2 結(jié)果與分析50-55
• 6.2.1 透射譜對比50-51
• 6.2.2 PL譜對比51-52
• 6.2.3 XRD譜對比52-53
• 6.2.4 SEM圖對比53-55
• 結(jié)論55-57
• 參考 文獻57-61
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況61-62
• 致謝62

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 張彥博;滾削花鍵軸側(cè)面棱線高度及棱線數(shù)目研究[J];攀枝花學(xué)院學(xué)報;2003年02期

2 張彥博;滾削花鍵軸側(cè)面棱線高度及棱線數(shù)目的計算[J];機械;2003年03期

3 李國云;插削花鍵軸時齒側(cè)面棱線高度及棱線數(shù)目的精確計算[J];工具技術(shù);2005年09期

4 ;[J];;年期

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 徐忠根;一石兩景顯山露水[N];中國商報;2003年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 張興元;面向太陽能電池的氧化鋅納米結(jié)構(gòu)制備研究[D];遼寧師范大學(xué);2015年

2 萬舒;高強鋼弧棱線結(jié)構(gòu)件的回彈機理及控制方法研究[D];重慶理工大學(xué);2014年

本文編號：1092627