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《电子科技大学》 2010年
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ZnO纳米线阵列的制备及其在DSSC电池中的应用

夏文高  
【摘要】: 染料敏化太阳能电池(DSSC)作为一种新型光电化学太阳能电池,以其制作工艺简单、成本低、理论上很大的电池总效率提升空间,且对环境良性,而具有很好的应用前景。目前,以TiO2薄膜作光阳极的DSSC电池的光电转化效率最高可达11%。但是纳米晶多孔TiO2薄膜中大量表面态的存在,使DSSC电池转换效率降低。ZnO作为有望取代TiO2的氧化物之一,近年来,以阵列ZnO纳米线、棒、片作光阳极的DSSC电池研究取得了较大的发展。在这些电池中引入的直线电子传输理论认为:电子在垂直于导电基底的单晶阵列结构中传输具有极高的传输速率和最低损耗。在相同条件下,与TiO2纳米粒子相比较,用ZnO纳米线阵列制备的光阳极具有更好的光电转换效率。单晶半导体纳米线阵列的引入,可以有效地降低电子传输的晶界势垒和传输损耗,提高电荷传输能力,从而提高光电转换的效率,它已成为染料敏化电池光阳极新的研究方向。 本文探讨了应用于DSSC电池的ZnO纳米线制备工艺,在优化工艺条件下制备得到呈现阵列排列特性的ZnO纳米线,并以此作为染料敏化太阳能电池光阳极材料。主要研究内容为: (1)采用低温化学气相沉积法(CVD)制备ZnO纳米线阵列,讨论了衬底、催化层、温度条件和载气氩气的气氛条件对ZnO纳米线阵列的影响。材料微结构表征和分析表明,制备ZnO纳米线阵列的优化工艺条件为:在AZO膜上,以铬作为催化剂,ZnO源最高分解温度为1350℃,衬底温度最高在450℃-500℃之间,氩气在源温到达最高时通入,流量保持35sccm不变,通气40min后,开始降低源分解温度至1100℃,整个氩气通气时间为1小时,也就是纳米线的生长时间为1小时; (2)将优化工艺条件下制备得到的ZnO纳米线阵列应用于DSSC电池,得到电池开路电压350mV,短路电流0.68mA/cm2,填充因子为32.8%,总效率为0.078%。
【学位授予单位】:电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TB383.1;TM914.4

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