鋅基光電薄膜制備、光譜調(diào)控及其光伏性能研究

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1、北京化工大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。作者簽名：≠金連日期：塑!絲』：墮關(guān)于論文使用授權(quán)的說明學(xué)位論文作者完全了解北京化工大學(xué)有關(guān)保留和使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：研究生在校攻讀學(xué)位期間論文工作的知識(shí)產(chǎn)權(quán)單位屬北京化工大學(xué)。學(xué)校有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或

2、機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤，允許學(xué)位論文被查閱和借閱；學(xué)?？梢怨紝W(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容，可以允許采用影印、縮印或其它復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文。口論文暫不公開(或保密)注釋：本學(xué)位論文屬于暫不公開(或保密)范圍，在年解密后適用本授權(quán)書。、叼非暫不公開(或保密)論文注釋：本學(xué)位論文不屬于暫不公開(或保密)范圍，適用本授權(quán)書。作者簽名：導(dǎo)師簽名：日期：塑!絲．』：鯊日期：趔華：苧：塑學(xué)位論文數(shù)據(jù)集中圖分類號(hào)TQ034學(xué)科分類號(hào)530．1199論文編號(hào)1001020140020密級公開學(xué)位授予單位代碼1001O學(xué)

3、位授予單位名稱北京化工大學(xué)作者姓名盧鑫泓學(xué)號(hào)2011400020獲學(xué)位專業(yè)名稱化學(xué)工程與技術(shù)獲學(xué)位專業(yè)代碼0817課題來源國家自然科學(xué)基金研究方向染料敏化太陽能電池論文題目鋅基光電薄膜的制備、光譜調(diào)控及其光伏性能研究關(guān)鍵詞納米ZnO，染料敏化太陽能電池，納米晶聚集體，光散射，光譜調(diào)控論文答辯日期2014．5．20論文類型基礎(chǔ)研究學(xué)位論文評閱及答辯委員會(huì)情況姓名職稱工作單位學(xué)科專長指導(dǎo)教師陶霞教授北京化工大學(xué)光化學(xué)評閱人1評閱人2評閱人3評閱人4評閱人5答辯委員會(huì)主席趙井泉研究員中科院化學(xué)所光化學(xué)答辯委員l趙井泉

4、研究員中科院化學(xué)所光化學(xué)答辯委員2馬萬紅研究員中科院化學(xué)所光化學(xué)答辯委員3李文研究員中科院理化所光物理答辯委員4曹達(dá)鵬教授北京化工大學(xué)化學(xué)工程答辯委員5邵磊教授北京化工大學(xué)化學(xué)工程答辯委員6張皴教授北京化工大學(xué)化學(xué)工程征：一．四．論文類型：1．基礎(chǔ)研究2．應(yīng)用研究3．開發(fā)研究4．其它中圖分類號(hào)在《中國圖書資料分類法》查詢。學(xué)科分類號(hào)在中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)(CB／T13745-9)《學(xué)科分類與代碼》中查詢。論文編號(hào)由單位代碼和年份及學(xué)號(hào)的后四位組成。摘要鋅基光電薄膜的制備、光譜調(diào)控及其光伏性能研究納米科技的飛速

5、發(fā)展正帶領(lǐng)人們進(jìn)入一個(gè)嶄新的時(shí)代。作為一個(gè)重要的分支，納米半導(dǎo)體材料由于其在光學(xué)、電學(xué)、光電學(xué)等方面的獨(dú)特性質(zhì)在新能源等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。其中，納米ZnO以其高電子遷移率、寬禁帶寬度和簡易的形貌控制等優(yōu)點(diǎn)，近些年來在第三代太陽能電池—染料敏化太陽能電池(DSC)中的應(yīng)用研究吸引了全世界研究者的關(guān)注，然而相對較低的光電轉(zhuǎn)化效率依然是困擾ZnO基DSC發(fā)展的重要障礙。本文圍繞著ZnO基DSC光陽極的構(gòu)建進(jìn)行研究，主要針對高效光捕獲能力ZnO材料的制備及其光電轉(zhuǎn)化性能這一關(guān)鍵課題展開了研究，具體研究進(jìn)展如下：1．報(bào)

6、道了一種可控水系法合成光電功能多分散ZnO納米晶聚集體。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，當(dāng)控制反應(yīng)液中三乙醇胺濃度為25％時(shí)合成的樣品(平均粒徑為700±150nm，構(gòu)成聚集體的初級納米粒子粒徑在50nm左右)由于其完整的聚集體形貌和亞微米級的顆粒尺度，染料吸附量顯著提高，光散射性能顯著增強(qiáng)，電子傳輸阻抗顯著降低，電子壽命顯著延長，因此光電性能顯著提升，短路電流和最終的光電轉(zhuǎn)換效率分別達(dá)到11．35mA／cm2和3．91％。通過電池壽命測試進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，該種ZnO納米晶聚集體光陽極材料在基于N719染料下的DSC的光電轉(zhuǎn)換效率18

7、0天后只衰減了4．3％，顯示了該種材料兼具優(yōu)異光電轉(zhuǎn)換性能和長效穩(wěn)定性；同時(shí)，T北京化工大學(xué)博士學(xué)位論文其在柔性ITO／PET導(dǎo)電基底上展現(xiàn)了良好的ZnO／基底之間的粘接力，光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了2．22％，是聚集體形貌的ZnO納米材料在柔性基底上的首次應(yīng)用，展現(xiàn)了其實(shí)際應(yīng)用價(jià)值和研究意義。2．報(bào)道了一種三維微米級尺度的梭型Y203：Zr3+上轉(zhuǎn)換材料(SUC)及其在ZnO納米晶聚集體光陽極中的應(yīng)用。通過深入系統(tǒng)研究SUC材料的光譜特性和本征結(jié)構(gòu)特性對于ZnO納米晶聚集體光陽極的光電性能的作用機(jī)理和影響規(guī)律，發(fā)現(xiàn)：

8、1)該種材料能通過Er3+的光譜轉(zhuǎn)換作用能夠?qū)⒔t外光轉(zhuǎn)化為可見光，其發(fā)光光譜(525—560nlTl的強(qiáng)綠光和660nm的較弱紅光)與D205染料的強(qiáng)吸收光譜吻合，因此使D205染料敏化的ZnO光陽極能對紅外光產(chǎn)生明顯的光電響應(yīng)而額外地提升光陽極的光吸收利用率；2)由于所構(gòu)建的SUC呈現(xiàn)特定的三維微米級尺度結(jié)構(gòu)，這使得SUC材料也能有效地增強(qiáng)ZnO光陽極對于入射光的光散射性能，進(jìn)而協(xié)