ZnOTiO2薄膜制备及在太阳能电池中的应用.pdf-solarbe文库

资源描述：

ZnO/TiO2薄膜制备及在太阳能电池中的应用作者于仙仙，胡志强，王一，韩旭，高岩，李国， YU Xian-xian ， HU Zhi-qiang ，WANG Yi， HAN Xu， GAO Yan， LI Guo作者单位大连轻工业学院 ,化工与材料学院 ,辽宁 ,大连 ,116034刊名大连轻工业学院学报英文刊名 JOURNAL OF DALIAN INSTITUTE OF LIGHT INDUSTRY年，卷期 2007， 261被引用次数 3次参考文献 7条1. FUJISHIMA A. HONDA KElectrochemical photolysis of water at a semicondutor electrode 19722. O REGAN B. GRATZEL MA low-cost,high-efficiency solar cell based on dye-sensitized colloidalTiO2film 1991063. 李卫华 . 乔学斌 . 高恩勤 3d过渡金属掺杂 TiO2纳米晶膜电极的光电化学研究 [期刊论文] -高等学校化学学报2000104. 丁星兆 . 罗菊 . 程黎放纳米的结构和锐钛矿晶粒长大动力学 1993015. SAMUNEVA BSol-gel processing of titanium-coating thin coatingPart 1 preparation and structure19936. 陈治明 . 王建农半导体期间的材料物理学基础 20037. 黄春晖 . 李富友 . 黄岩谊光电功能超薄膜 2004相似文献 4条1.期刊论文张晨宁 . 胡志强 . 刘丽红 . 于仙仙 . 高岩 . 金子正治 . 奥谷昌之 . ZHANG Chen-ning. HU Zhi-qiang . LIU Li-hong. YU Xian-xian . GAO Yan. Masayuki Okuya. Shoji Kaneko FeS2/TiO2复合薄膜光电性能 - 功能材料与器件学报2007,132采用溶液浸渍法在 ITO导电玻璃表面的多孔 TiO2薄膜上沉积了 FeS2薄膜 . 使用 Fe2O3粉末保护裸露在外的 ITO导电膜在硫气氛中热处理后 , 制得了FeS2/TiO2复合薄膜 . 应用 B531/H数显测厚指示表、数字式四探针测试仪、 XJCM-8太阳电池测试仪等研究了 FeS2/TiO2复合薄膜的厚度、 ITO导电玻璃的电阻率以及 FeS2/TiO2复合薄膜的光电性能 . 结果表明此方法制得的 FeS2/TiO2复合薄膜具有良好的光电性能 ; 且 ITO导电膜的电阻率变化较小 . 因而适宜制备色素增感太阳能电池 DSSC.2.学位论文张晨宁 FeS/TiO复合薄膜研究 2006色素增感太阳能电池 DSSC作为低价格，高性能的新一代太阳能电池，为光电化学电池的发展带来了革命性的创新，成为今后能源技术发展的重点，受到了人们的广泛关注。而增感色素作为 DSSC电池中较为重要的组成部分通常采用有机增感色素，但其价格昂贵，来源也较为困难，长期稳定性差。因而近来人们开始关注无机增感色素，特别是研究具有较高的光吸收系数当λ≤ 700nm时，α≥ 5 105cm-1和合适的禁带宽度 0.95eV的FeS2pyrite 无机半导体增感色素。本实验采用溶胶凝胶法与粉末涂敷法相结合在 ITO导电玻璃上制备底层致密、表面多孔的 TiO2薄膜；并以此为基体在薄膜上使用溶液浸渍法制备 FeS2薄膜，形成 FeS2/TiO2复合薄膜，达到使用无机增感色素 FeS2对 DSSC电池增感的目的。借助差热分析仪 DTA、 X射线衍射仪 XRD、扫描电镜 SEM、可见紫外分光光度计 UV-vis 、数显测厚指示表、数字式四探针测试仪、太阳电池测试仪等分析测试方法，研究了 TiO2薄膜的晶型转变温度、不同温度时的晶型、致密结构与多孔结构的 TiO2薄膜的表面及其横断面形貌、 FeS2晶体在不同热处理条件下的晶型、 FeS2薄膜的表面形貌、 FeS2/TiO2复合薄膜的吸光度、厚度、 ITO导电玻璃烧结前后的电阻率以及 DSSC电池的性能。结果表明以 5℃ /min升至 550℃，保温 30min后自然冷却可以得到内部致密、表面多孔且结合紧密的 TiO2薄膜电极。 FeS2/TiO2薄膜的表面形貌、薄膜厚度、吸光度随 FeS2前驱体溶液浓度、浸渍时间、热处理温度条件而变化。当 FeS2前驱体溶液浓度为 0.1mol/L，浸渍时间为 3h、在硫气氛下以 15℃ /min升至 500℃，保温 20min后自然冷却，可以得到晶粒分布均匀、厚度适中、吸光度良好的 FeS2/TiO2薄膜电极。此条件下制得的 DSSC电池的性能较好。表明FeS2作为无机增感色素可以用来显著增大 DSSC电池的短路电流 Isc和开路电压 Voc，以此达到增感的目的。这是对解决使用有机增感色素所带来的一系列问题；使 DSSC向实用化方向迈进的一个有意义的探索和尝试。3.期刊论文张晨宁 . 胡志强 . 刘丽红 . 苏岩 . 巩翠翠 . 李璞 . ZHANG Chen-ning. HU Zhi-qiang . LIU Li-hong . SU Yan.GONG Cui-cui. LI Pu 浸渍法制备色素增感太阳电池 FeS2/TiO2复合薄膜 - 电源技术 2008,328采用溶液浸渍法在 ITO导电玻璃表面的多孔 TiO2薄膜上沉积了 FeS2薄膜 . 在硫气氛中热处理后 , 制得了 FeS2/TiO2复合薄膜 . 采用 FeS复合薄膜研究 2007纳米尺度的 TiO半导体因具有较高的禁带宽度和稳定的耐光腐蚀性而被认为是极具潜力的的太阳电池光电极材料。目前，染料敏化太阳电池 DSSC光电转换效率已经达到 11％；但是纳米 TiO电极也存在一定的问题，由于，禁带宽度较大，只能吸收紫外光，导致太阳能的利用率较低；另外， TiO薄膜中存在着大量的表面态，表面态能级位于禁带之中，是局域的，这些局域态构成陷阱，束缚了电子在薄膜中的运动，使得电子在薄膜中的传输时间增大。由于薄膜太阳电池的半导体与电解液界面上没有过渡层，反向电子转移，产生暗电流，从而降低了 TiO电池总的效率。通过对 TiO薄膜进行掺杂复合，改变 TiO中杂质能级及深能级结构。使之向有利于电子转移的方向进行，可以抑制电子一空穴的复合，进而提高 DSSC电池的光电性能，目前掺杂的多为有催化性能的过渡金属，在这方面已取得了一些进展。本实验采用溶胶凝胶法结合丝网印刷法在导电玻璃表面制备多孔二氧化钛薄膜，用溶液浸渍法在多孔 TiO薄膜上分别沉积了一层 ZnAc和MgAc薄膜，经过热处理制得 ZnO/TiO和 MgO/TiO复合薄膜；用掺杂法在溶胶中加入 znFeO，制备掺杂 ZnFeO的复合薄膜。用 X射线衍射仪测定凝胶前驱体粉体在不同热处理温度下的晶体变化情况；紫外一可见分光光度计测定复合、掺杂前后薄膜的吸光度；扫描电镜及原子力显微镜观察薄膜的表面形貌及断面结构；用数显测厚指示表测定不同浸渍时间的复合薄膜的厚度；用数字式四探针测试仪测定导电玻璃热处理前后的方块电阻；用太阳电池测定仪在模拟太阳光条件下，测定染料敏化太阳能电池的输出性能。结果表明以 10℃ /min升温至 500℃，保温 30min后自然冷却，可以制得底层致密，表层多孔的 TiO薄膜电极。浸泡 ZnAc和 MgAc的TiO薄膜经过 450℃热处理后，得到性能较好的复合薄膜，并且复合薄膜随着浸泡时间的不同而有所变化，选择合适的浓度和浸泡时间，可以得到晶粒分布均匀、厚度适中、吸光度较好的复合薄膜，并且电池性能较好；当二氧化钛中掺杂 ZnFeO质量百分比为 3％时，能得到吸光度较好，电池性能较高的复合薄膜。表明，通过掺杂或复合半导体材料可以提高电池的开路电压和短路电流，从而提高太阳能电池的光电转化效率。引证文献 3条1. 王怡 . 江伟 . 邢光建 . 武光明 . 李东临 TiO2/ZnO薄膜紫外探测器的光电特性 [期刊论文] -半导体光电 200942. 王炜 . 楼兰兰 . 王苗苗 . 薛钰芝 TiO2-磷钨酸复合膜的制备及其性能 [期刊论文] -大连交通大学学报 200913. 胡国华 . 陈建平 ZnO薄膜的制备及应用研究进展 [期刊论文] -江苏陶瓷 20086本文链接 http//d.wanfangdata.com.cn/Periodical_dlqgyxyxb200701015.aspx授权使用西安交通大学 xajtdx ，授权号 9a2eb5d9-2923-4d73-9327-9e46018286f2下载时间 2010年 12月 8日