收藏本站
《吉林大学》 2013年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

CdSe微纳结构的制备及其光电性能研究

田乐成  
【摘要】:在新能源的开发和利用过程中,太阳能电池的应用成为了其中发展最快﹑最具影响力的研究领域之一。其中,制作太阳能电池的半导体材料是科研工作者们的研究重点之一。很多具有P型或是N型性质的半导体材料受到了科研工作者们的广泛关注。这些不同性质的半导体材料复合以后在其界面上可以形成P-N结,促使光生电子-空穴对有效的分离,因此P-型半导体和N-型半导体的复合得到了越来越广泛的研究。 硒化镉(CdSe)是一种N型半导体材料,室温下禁带宽度为1.76eV,属直接跃迁型能带结构,可以有效的吸收可见光的能量,因此在光伏器件的应用方面有着非常广阔的前景。碲化镉(CdTe)是一种P-型半导体材料,室温下禁带宽度为1.45eV,属间接跃迁型能带结构,与太阳光谱非常匹配,最适合于光电能量转换,是一种良好的光电压材料,具有很高的理论转换效率(28%),而且性能很稳定,一直被光伏界看重,是技术上发展较快的一种薄膜太阳能电池。从实验研究来看,CdTe容易沉积成大面积的薄膜,沉积速率也高,如果可以得到CdSe/CdTe的异质结,对于提高其光电性能是有利的。然而关于纳米棒阵列CdSe/CdTe薄膜异质结的制备及其光电性能的研究尚少。本文中,我们以ITO为基底,在其表面制备CdSe纳米麦穗阵列薄膜,同时在其表面生长CdTe薄膜,并对其性能进行了研究。主要工作如下: (1)以ITO为基底,采用电化学沉积的方法在其表面生长CdSe微米棒阵列薄膜,通过测试在不同电解质溶液中的循环伏安特性找到了沉积CdSe微米棒阵列薄膜的最佳沉积电位。样品在光电转换测试过程中,光照强度为100mW/cm2时,样品的开路电压、短路电流密度和光电转换效率分别为0.398V、1.57mA/cm2和0.256%。 (2)同样以ITO为基底,采用相同的制备过程,通过降低溶液中的硫酸摩尔浓度,在其表面制得CdSe纳米麦穗阵列薄膜。当溶液中的硫酸摩尔浓度在0.208mol/L时,制备出的CdSe纳米麦穗阵列薄膜具有更完好的形貌。结合不同反应阶段阵列的形貌分析了其生长机制。对使用不同硫酸摩尔浓度的电解质溶液制备出的纳米麦穗阵列薄膜进行了光电转换特性研究,结果显示,相比于CdSe微米棒阵列薄膜,纳米麦穗阵列薄膜具有更好的光电特性,样品的开路电压、短路电流密度和光电转换效率分别可以达到1.08V、4.06mA/cm2和1.15%。相比CdSe微米棒阵列薄膜的结果,其原因是CdSe纳米麦穗阵列薄膜比表面积远大于CdSe微米棒阵列,可以通过提高光散射强度来增强光的捕获能力,而且样品与测试的电解液有更大的接触面积,从而决定其光电转换性能更优。 (3)用近空间升华的方法,在CdSe纳米麦穗阵列薄膜表面制备具有闪锌矿结构的CdTe薄膜,厚度约为10μm。从SEM图片可以观察到,CdTe薄膜较好的生长在了CdSe纳米麦穗阵列薄膜表面。样品的紫外-可见吸收测试结果表明,由于CdTe与CdSe的复合,样品在红外区也有了明显的吸收。样品的I-V曲线表明CdSe和CdTe的复合形成了P-N结。因此可以证明,制备出了具有光伏效应的CdSe/CdTe薄膜异质结光电池,其开路电压为0.274V,短路电流密度为8.34mA/cm2,光电转换效率为0.557%。该电池在太阳光谱范围内的入射光量子转换效率(IPCE)的测试结果显示,在786nm时可以达到17.2%的光电转换效率,并进一步探讨了此种光电池的光电转换机制。
【学位授予单位】:

知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 刘泽华,赖仁福,郭海清;发光反应型有机铵分子与CdSe纳米晶的组装[J];物理化学学报;2004年09期
2 陈异,高濂;胶体法制备CdSe纳米晶[J];无机材料学报;2002年06期
3 谢颖,徐静娟,于俊生,陈洪渊;水溶性的CdSe/ZnS纳米微粒的合成及表征[J];无机化学学报;2004年06期
4 刘国聪,杨政鹏,张晖,李海斌,张春静;CdSe/磺基聚苯胺复合膜的制备及性能研究[J];分析测试学报;2005年03期
5 郑国培,朱斐章;金属元素在有色光学玻璃中的着色(续二)[J];玻璃与搪瓷;1974年04期
6 常胜武,李国栋,张玉仙,黄文德,史占和,赵赛春;电淀积CdSe_xTe_(1-x)薄膜材料的结构分析[J];材料研究学报;1988年05期
7 张志伟,肖绪瑞,朱延宁;薄膜CdSe及CdSe_xTe_(1-x)电极的光电子能谱研究[J];感光科学与光化学;1990年01期
8 陈学贤,朱亚娟,盛连根;CdSe(Te)着色璃璃的X-射线衍射研究[J];玻璃与搪瓷;1986年04期
9 陈书堂,徐冀川,汪裕萍,力虎林;高温热解法制备硒化镉纳米晶[J];物理化学学报;2005年02期
10 邵双运,朱世富,赵北君,金应荣,宋芳,高德友,蔡力,李正辉;利用改进的气相法生长CdSe单晶体的研究[J];四川大学学报(自然科学版);2001年S1期
11 王金浪;镉红颜料的热性能研究[J];涂料工业;1997年03期
12 张含平;林原;周晓文;王正平;张宝宏;;CdSe纳晶薄膜电极的制备及其光电性能研究[J];化工新型材料;2006年11期
13 汪玲;李玉玲;牛明改;杨术明;;一维CdSe纳米棒的水热合成及表征[J];信阳师范学院学报(自然科学版);2008年02期
14 周科衍,阎圣刚,高占先,侯毓汾;Ⅱ-Ⅵ族纳米半导体材料的研究(Ⅰ)苯基硒化镉的合成及其热分解[J];功能材料;1994年03期
15 李莉;;水热法制备CdSe纳米晶[J];合肥学院学报(自然科学版);2006年02期
16 李莉;王凤武;王雄;张祖德;;CdSe纳米线的水热合成及表征[J];河南化工;2008年09期
17 李向清;李凤;康诗钊;穆劲;;卟啉铜/CdSe纳米粒子复合膜的组装及其光学性能[J];应用化学;2010年12期
18 单桂晔,吕强,安利民,王婷婷,孔祥贵,杨文胜,白玉白,李铁津,孙家锺;十六烷基胺稳定的CdSe纳米晶体的合成与表征[J];高等学校化学学报;2004年06期
19 陆平;于雅鑫;张萍萍;张德文;;CdSe/聚苯胺导电复合材料的制备与表征[J];化工新型材料;2009年04期
20 杜保安;倪梅;郭红;李正平;;用环己烷-水两相体系优化合成CdSe量子点[J];化工时刊;2009年11期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 尚会霞;罗艳红;孟庆波;占肖卫;;有机染料锚数对染料敏化太阳能电池性能的影响[A];全国第八届有机固体电子过程暨华人有机光电功能材料学术讨论会摘要集[C];2010年
2 李美成;;太阳能电池表面纳米微结构研究[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第7分册)[C];2010年
3 王晶辉;何荣幸;齐丹;;锌卟啉敏化太阳能电池性能:从头算非绝热动力学研究[A];中国化学会第28届学术年会第13分会场摘要集[C];2012年
4 李冬梅;罗艳红;孟庆波;;量子点敏化太阳能电池--新材料的设计、制备及器件研究[A];中国化学会第28届学术年会第4分会场摘要集[C];2012年
5 刘铭;杨君友;冯双龙;朱虎;;量子点敏化太阳能电池研究进展[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第6分册)[C];2010年
6 黄昀昉;吴季怀;林建明;黄妙良;;高效染料钠晶TiO_2太阳能电池[A];2000'全国光催化学术会议论文集[C];2000年
7 张海波;;太阳能电池输出特性的分析及检测[A];中国航海学会航标专业委员会沿海、内河航标学组联合年会学术交流论文集[C];2003年
8 孟昭渊;;太阳能电池应用[A];江苏省能源研究会成立二十周年纪念暨第十届学术年会热电专委会第十二届年会暨学术报告会论文集[C];2004年
9 王信春;;富铟与富铜CuInSe_2薄膜的光电性能[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年
10 胡昊伟;黄敏;;谈太阳能路灯原理[A];土木建筑学术文库(第12卷)[C];2009年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 毛黎;提高太阳能电池效率有新法[N];科技日报;2008年
2 段同刚 王丽英;河北晶龙太阳能电池三期工程奠基[N];中国工业报;2010年
3 实习记者 徐生权 孙文昀 本报记者 王峻峰;中小太阳能浆料企业艰难突围[N];江苏经济报;2011年
4 耀文;天津铜铟镓硒太阳能电池组件制成[N];中国电子报;2009年
5 哈尔滨克罗拉太阳能电力有限公司副总经理 李瑞武;将液晶制造设备应用于薄膜电池有助于降低生产线投资[N];中国电子报;2009年
6 记者 姜小毛 通讯员 廖淑艳;赛维LDK太阳能电池工程首期投产[N];中国化工报;2010年
7 记者 徐国平 通讯员 廖淑艳;赛维LDK首期太阳能电池生产线投产[N];江西日报;2010年
8 王小龙;M13病毒可将太阳能电池效率提高三成[N];科技日报;2011年
9 李宏乾;我太阳能电池研究获重大进展[N];中国化工报;2004年
10 黄女瑛 DigiTimes;太阳能厂跨洋吸金 几家欢乐几家愁[N];电子资讯时报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 田乐成;CdSe微纳结构的制备及其光电性能研究[D];吉林大学;2013年
2 尚卓镔;几种水溶性CdSe量子点在无机离子识别中的应用[D];山西大学;2011年
3 刘一婷;基于酞菁铜的太阳能电池的研究[D];大连理工大学;2011年
4 李在房;新型可溶液加工有机小分子材料的设计合成及光伏性能[D];吉林大学;2011年
5 李福民;反型聚合物太阳能电池的研究[D];吉林大学;2011年
6 舒婷;量子点敏化太阳能电池结构调控与性能优化[D];华中科技大学;2012年
7 宋鑫;量子点敏化太阳能电池:制备及光电转换性能的改进[D];天津大学;2010年
8 李晶;抑制染料聚集优化染料敏化太阳能电池器件的研究[D];华东理工大学;2011年
9 赵源;分光谱太阳能光电转换系统研究[D];复旦大学;2011年
10 庞杰;知识流动理论框架下的科学前沿与技术前沿研究[D];大连理工大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 赵爱婷;三芳基咪唑的富勒烯衍生物的合成及其在CdSe量子点太阳能电池的应用[D];华南理工大学;2010年
2 高俊雄;新型光敏剂的合成及其在染料敏化太阳能电池中的应用[D];大连理工大学;2011年
3 熊艳玲;CdSe量子点的优化合成及其杂化物在太阳能电池中的应用[D];华南理工大学;2011年
4 赵飞燕;CdSe量子点的制备及其敏化太阳能电池性能的研究[D];北京化工大学;2012年
5 张春萍;CuO薄膜的制备及其光伏特性研究[D];杭州电子科技大学;2010年
6 白静璐;SCNTs和PPDIF应用于聚合物太阳能电池中的研究[D];北京交通大学;2011年
7 徐丹;敏化太阳能电池中染料的合成研究[D];郑州大学;2010年
8 耿俊杰;叠层荧光集光太阳能光伏器件的性能模拟和优化[D];中国科学技术大学;2011年
9 伦建超;CdSe量子点的制备及在太阳能电池中的应用[D];北京交通大学;2012年
10 国霞;含噻吩和噻唑基元的共轭聚合物的合成和光伏性能研究[D];湘潭大学;2010年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978