CuInS2纳米纸阵列薄膜的制备及生长机理

采用溶剂热合成技术,以氯化铜、硝酸铟和硫脲为反应物,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为阳离子表面活性剂,草酸为还原剂,无水乙醇为溶剂,直接在掺氟的SnO2透明导电玻璃(FTO)衬底上合成CuInS2(CIS)薄膜.采用扫描电子显微镜(SEM)、高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱、能量色散谱(EDS)、紫外-可见(UV-Vis)反射光谱和透射光谱对样品的形貌、结构、成分和光学性能进行分析.结果表明,在适当的反应物浓度下,在FTO衬底上形成了垂直衬底生长的、具有良好结晶性能的黄铜矿结构的CIS纳米纸阵列薄膜.CIS薄膜中Cu,In,S的原子比为1.1∶1∶2.09,在紫外-可见和近红外波段具有良好的光吸收特性,禁带宽度约1.51 eV.结合不同反应时间制备的CIS薄膜的形貌、结构和成分分析,讨论了CIS纳米纸阵列薄膜的生长机理.     

用热CVD法制备片状碳纳米材料的研究

采用阳极氧化法在草酸溶液中制备了孔径约为100nm的多孔氧化铝(AAO)模板。利用此模板在不负载任何催化剂的条件下,利用热CVD装置制备出片状碳纳米薄膜,并对此片状薄膜做了SEM,TEM显微观察和EDS能谱分析,对其形成条件和生长机理等方面做了探讨分析,为在氧化铝模板上生长包括管状、片状、棒状等形状的碳纳米材料提供了一定的借鉴意义。     

CdS纳米晶颗粒薄膜的制备及其光学特性研究

采用化学浴沉积法,以CdCl2·H2O、CS(NH2)2、NH4Cl、NH3·H2O和去离子水作为反应前驱物,在不同的氨水浓度下制备CdS纳米晶颗粒薄膜.通过扫描电镜、X射线衍射、X射线能量色散谱、紫外-可见光透射光谱、椭圆偏振光谱等方法,研究了反应前驱物中氨水浓度对CdS纳米晶颗粒薄膜的表面形貌、晶体结构、S/Cd原子比、光透过率、光学带隙、折射率、消光系数和光学吸收边等物理性能的影响.结果表明:反应前驱物中氨水浓度在0.4～1.0mol/L范围内,可以在衬底上形成均匀致密的CdS纳米晶颗粒薄膜.随着氨水浓度的增加,CdS纳米晶的平均晶粒尺寸逐渐减少,S/Cd原子比逐渐增加,由富Cd型转变为富S型,禁带宽度逐渐增加.在500～1000 nm波段内,折射率的平均值为1.75;消光系数k小于0.07.     

含添加剂的二步溶液法制备钙钛矿太阳能电池

采用含二甲基亚砜(DMSO)添加剂的二步溶液法制备高质量CH_3NH_3PbI_3吸收层,并制备了结构为FTO/TiO_2致密层/TiO_2介孔层/CH_3NH_3PbI_3吸收层/碳电极的碳基无空穴传输层的钙钛矿太阳能电池(PSCs)。研究了PbI_2薄膜分别在相同浓度的MAI/IPA溶液中浸泡不同时间,以及在不同浓度的MAI/IPA溶液中浸泡相同时间对CH_3NH_3PbI_3薄膜的形貌、结构以及对PSCs光伏性能的影响规律。结果表明,在PbI_2/DMF溶液中添加DMSO之后使制备的PbI_2薄膜呈多孔疏松状态,有利于MAI/IPA溶液渗入PbI_2薄膜内部,缩短PbI_2完全转换成CH_3NH_3PbI_3的时间;当浸泡时间为40 min时,电池的光伏性能最佳,其开路电压为0.82 V,短路电流密度为21.21 mA/cm~2,填充因子为0.49,光电转化效率为8.61%。但是当浸泡时间过长,CH_3NH_3PbI_3薄膜表面会出现大晶粒,导致电池的光伏性能变差。而在相同的浸泡时间下,MAI/IPA溶液的浓度则会显著影响PbI_2转化成CH_3NH_3PbI_3的速度,MAI/IPA溶液的浓度越高,PbI_2完全转化成CH_3NH_3PbI_3的速度越快。     

钙钛矿太阳能电池的制备工艺与光伏性能研究

设计和制备结构为FTO玻璃/TiO_2致密层/TiO_2介孔层/CH-3NH_3PbI_3吸收层/C电极的钙钛矿太阳能电池。采用两步法制备CH_3NH_3PbI_3吸收层:首先通过旋涂技术制备PbI_2薄膜,然后将PbI_2薄膜在浓度为0.044 mol/L的甲基碘化胺/异丙醇(MAI/IPA)溶液中分别浸泡反应0.5 h、2.5 h、3.5 h和4.0 h后获得CH3NH3PbI_3吸收层。研究了浸泡反应时间对CH_3NH_3PbI_3吸收层的结构和形貌以及对电池光伏性能的影响。结果表明:PbI_2薄膜在MAI/IPA溶液中反应后形成四方结构的CH_3NH_3PbI_3晶粒,当浸泡反应3.5 h时,CH_3NH_3PbI_3晶粒的平均尺寸最大,均匀性较好;XRD图谱中只有CH_3NH_3PbI_3的特征峰,而PbI_2的特征峰完全消失。同时,该条件下制备的钙钛矿太阳能电池的光伏性能最佳,其开路电压0.881 V、短路电流密度达到22.17 mA/cm~2,光电转化效率6.79%,且在整个可见光区的光子-电子的转换效率接近50%。     

氧化钽薄膜的结构、成份和介电性能研究

采用直流磁控反应溅射技术制备氧化钽薄膜,重点研究了溅射气体中Ar:O2比例和退火温度对样品的结构.成份和介电性能的影响.XRD、XPS和介电谱分析表明:Ar:O2比例对薄膜的结晶性能和薄膜中O/Ta原子比有较大影响,但对薄膜的介电性能没有明显的影响.900℃退火后,XRD谱中出现明显的β-Ta2O5(001)和(200)衍射峰;介电损耗谱表明介质的损耗是由微弱的电导产生的,漏电电流在损耗中占主导地位.     

非晶金刚石薄膜的sp3键成分的XPS谱研究

把非晶金刚石薄膜的XPS C1s谱分解为中心在284.4±0.1eV 和285.2±0.1eV的两个高斯特征峰,分别对应于碳薄膜中的sp2C和sp3C.用这两个高斯特征峰的面积除以C1s谱的总面积,得出非晶金刚石薄膜中sp2C和sp3C的比例.用上述方法对sp3C比例不同的一组样品进行了分析计算,并与先前用紫外-可见光吸收光谱和拉曼光谱对同一组样品分析得出的结果进行了比较,结果表明用XPS谱能简便而有效地定量确定非晶金刚石薄膜中sp2C和sp3C的比例,且这种方法适用于所有功能碳薄膜.     

Yb~(3+)-Ho~(3+)-F-共掺杂TiO_2纳米晶的上转换发光性能及其在染料敏化太阳能电池中的应用

采用溶胶-水热法制备了Yb~(3+)-Ho~(3+)-F-共掺杂的TiO_2(简写为UC-F-TiO_2)纳米粉末。通过XRD,TEM,拉曼光谱,XPS和发光光谱,研究了Yb~(3+)掺杂浓度对UC-F-TiO_2纳米粉末的结构、形貌和上转换发光性能的影响规律。结果表明:UC-F-TiO_2纳米粉末颗粒的大小约20 nm,由金红石和锐钛矿两种结构混合组成,且随着Yb~(3+)掺杂浓度的增加,金红石结构的TiO_2所占比例增加;在980 nm激光激发下,UC-F-TiO_2发射出中心在543 nm、647 nm和751 nm处的三个发光带。研究了基于UC-F-TiO_2和纯TiO_2纳米多孔薄膜光阳极的染料敏化电池的光伏性能。结果表明:与纯TiO_2制备的电池相比,将UC-F-TiO_2应用于染料敏化电池,电池的光电转换效率提高了29.7%。     

氨水浓度对化学浴沉积的Zn(O,S)薄膜形貌、结构和性能的影响

采用化学浴法,以ZnSO4·7H2O和SC( NH2)2作为反应前驱物,C6H5O7 Na3·2H2O作为络合剂,NH3·H2O 作为辅助络合剂和缓冲剂制备Zn(O,S)薄膜.采用SEM、EDS、XPS、XRD和透射光谱分析方法,研究氨水浓度对化学浴法制备的Zn(O,S)薄膜形貌、成分、结构和光学性能的影响以及Zn(O,S)薄膜的形成机理.结果表明:Zn(O,S)薄膜是由ZnO和ZnS纳米颗粒混合组成的,ZnO具有纤锌矿结构,ZnS是以非晶相存在.随着反应溶液中氨水浓度的降低,薄膜中所包含的ZnO逐渐减少,ZnS逐渐增加,S/Zn原子比逐渐增加,透射率和光学带隙也逐渐增大.     

染料敏化太阳能电池的电子传输和复合特性研究

采用丝网印刷方法在透明导电玻璃上制备了不同厚度的TiO2纳米颗粒多孔薄膜光阳极,并与Pt对电极和I-/I3-电解液组装成染料敏化太阳能电池.通过电池的I-V特性、强度调制光电流谱、强度调制光电压谱和电化学阻抗谱分析,获得了电池的光伏性能和反映电子传输、复合和收集的动力学参数。结果表明:随着TiO2光阳极厚度从5μm逐渐增加到14μm,电池的光电转换效率从4.67%逐渐增加到8.21%,光生电子在光阳极中的传输时间从2.74 ms逐渐增加到7.84 ms,电子扩散系数从3.88×10-5cm2.s-1增加到1.10×10-4cm2.s-1,电荷收集效率逐渐减小,结合这些参数,分析了染料敏化电池中电子传输、复合和收集的动力学过程。