多硫电解质对CdS薄膜电池光电性能影响研究

在CdS薄膜的光电化学电池中,多硫电解质起着促进电子传递,减少电子空穴复合几率,从而提高电池光电转换效率的作用;但多硫电解质又会阻碍CdS薄膜对光的吸收。本文通过对CdS纳米管薄膜电池在含硫量不同的电解质中光电性能的考察,证明了0.5 mol/L Na2S、0.5 mol/L NaOH和0.5 mol/L S的液态电解质成分组合为本实验中制得的CdS纳米管薄膜光电化学电池的最佳电解质。     

CdS薄膜及其光电化学电池阳离子识别特性的研究

半导体材料CdS薄膜具有优良的光电特性,一直受到人们的关注,广泛用于许多无机薄膜太阳电池的n型窗口层[1,2]。用CdS薄膜组装的光电化学电池也一度引起人们的极大兴趣。二十世纪七十年代以来,半导体光电化学在光能-电能转换、光能-化学能转换和太阳能的光电化学利用方面得到了蓬     

P3HT修饰一维有序壳核式CdS/ZnO纳米棒阵列复合膜的光电化学性能

采用电化学方法在铟锡氧化物(ITO)导电玻璃上制备了高度有序的ZnO纳米棒阵列, 在ZnO纳米棒阵列上先后电化学沉积CdS纳米晶膜及聚3-己基噻吩(P3HT)薄膜得到P3HT修饰的一维有序壳核式CdS/ZnO纳米阵列结构, 并通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、能量散射X射线(EDX)等表征手段证实了该结构的形成. 以此纳米结构薄膜为光阳极组装新型半导体敏化太阳电池, 研究了CdS纳米晶膜的厚度和P3HT薄膜的沉积对电池光伏性能的影响, 初步探讨了电荷在电池结构中的传输机理, 结果表明, CdS纳米晶膜和P3HT薄膜的沉积有效地拓宽了光阳极的光吸收范围, 实验中电池的光电转换效率最高达到1.08%.     

多晶Hg0.09Cd0.91Te薄膜的光电化学行为

富镉Hg_(1-x)Cd_xTe是一种新型的光电转换材料,已用于固体结太阳能光伏电池:ITO/CdS/Hg_(1-)Cd_xTe/Au。我们曾对Hg_(1-x)Cd_xTe的电沉积机理作过研究。最近我们用电沉积制备的Hg_(0.09)Cd_(0.91)Te多晶薄膜做成了液体结太阳能光电化学电池并观察到明显光电响应。     

CdS纳米棒/酞菁氧钛复合光导体的光电导性能

采用以溶剂热方法合成的CdS纳米棒与酞菁氧钛复合制备的复合光导体,在570nm光照下其光电导性能明显提高,将质量分数为5%的CdS纳米棒与TiOPc复合使光敏性能提高32%.电子结构的数据和表面光电压谱分析结果表明,复合体系中存在从CdS纳米棒到TiOPc的光致空穴转移,TiOPc因被CdS纳米棒敏化而表现出高的光电导性能.     

复合方式对MWCNTs/TiO2纳米复合薄膜光电化学性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了不同复合方式的系列多壁碳纳米管(multi-walled carbon nanotubes, MWCNTs)/TiO2纳米复合薄膜电极. 通过SEM表征了薄膜的表面形貌, 并测定了MWCNTs引入前后对TiO2晶型结构和光吸收性能的影响以及不同复合方式的纳米复合薄膜的光电化学特性. 结果表明, MWCNTs/TiO2纳米复合薄膜表面形成无序多孔的形貌, 其光谱吸收边可拓展到可见光区; MWCNTs底层分布的纳米复合薄膜比纯TiO2表现出更好的光电活性, 而MWCNTs在表层分布及均匀分布的纳米复合薄膜的光电活性相对较差. 依据载流子分离原理探讨了不同复合方式对纳米复合薄膜光电性能的影响, 底层分布MWCNTs的纳米复合薄膜由于MWCNTs有效地收集传递电子并阻止载流子的复合从而提高了光电化学活性.     

有机-无机半导体复合体系中光诱导电子转移及光电转换性质的研究

由于纳米材料技术和有机-无机复合材料技术的引入,染料敏化纳晶TiO₂薄膜光电化学太阳能电池以较高的能量转换效率,并以低价,清洁,稳定性好,性能优异等特点而成为一种大有应用前景的新型太阳能电池.其中,光诱导电子转移、能量传递是发挥其光电转换功能的关键过程.本论文围绕反胶束中纳米CdS的制备和表征及界面电荷转移、联吡啶钌的光物理性质和光电转换性质等进行了研究,得到的结论如下.     

复合方式对MWCNTs/TiO2纳米复合薄膜光电化学性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了不同复合方式的系列多壁碳纳米管(multi-walled carbon nanotubes.MWCNTs)/TiO2纳米复合薄膜电极.通过SEM表征了薄膜的表而形貌,并测定了MWCNTs引人前后对TiO2晶型结构和光吸收性能的影响以及不同复合方式的纳米复合薄膜的光电化学特性.结果表明,MWCNTs/TiO2纳米复合薄膜表面形成无序多孔的形貌,其光谱吸收边可拓展到可见光区;MWCNTs底层分布的纳米复合薄膜比纯TiO2表现出更好的光电活性,而MWCNTs在表层分布及均匀分布的纳米复合薄膜的光电活性相对较差.依据载流子分离原理探讨了不同复合方式对纳米复合薄膜光电性能的影响,底层分布MWCNTs的纳米复合薄膜由于MWCNTs有效地收集传递电子并阻止载流子的复合从而提高了光电化学活性.     

电沉积法制备介孔TiO_2/CdS薄膜光电极

采用阴极恒电位沉积法,在介孔TiO2薄膜上制备了介孔TiO2/CdS薄膜光电极,用XRD,SEM,Raman,SPS和UV-Vis等多种手段对薄膜电极进行了表征.结果表明,CdS成功沉积到介孔TiO2的表面和孔道内,形成了异质结结构.通过光电流作用谱考察了该复合体薄膜电极的光电性能,结果表明,与单纯的介孔TiO2薄膜相比,其光电转换效率显著提高,这是由于CdS具有吸收可见光的特性以及CdS与介孔TiO2形成异质结从而使得光生载流子更容易分离的结果.     

染料敏化太阳能电池TiO2电极的制备及电解质的影响

采用溶胶-凝胶水热法制备了锐钛矿型纳米晶TiO₂薄膜电极,在乙二醇碳酸酯(EC)/1,2-丙二醇碳酸酯(PC)电解液体系中,研究了I₂和KI含量对电极光电性能的影响,发现随着电解液中I₂含量的增加,电池的短路光电流呈现先增加后减小的趋势,但光电流增加和减少的幅度并不大,同时体系的暗电流不断增加,光电压不断下降;随着电解液中KI含量的增加,电池的短路光电流也不断增加,当KI的含量大于0.2 mol/L时,电池的短路光电流的增加的趋势减缓.并对电解液中I₂和KI含量对电池光电性能影响的原因进行了初步的探讨.     

电化学光伏电池

电化学光伏电池(Electrochemical Photovo-Itaic Cell),又称为半导体/液体结太阳电池(Semiconductor Liquid-junction Solar Cell)或湿式太阳电池(Wet Solar Cell),是一种利用半导体/电解液界面上的光电化学效应将光能转化为电能的装置,属于光电化学电池(Photoclectrochemical Cell)中发展较快的一种。     

电沉积CdTe多晶薄膜光电化学电池的初步研究

采用电沉积工艺,在黄铜衬底上阴极电沉积多晶CdTe薄膜,并用它作为光电极,Cu₂S作为对电极,多硫氧化还原体系Na₂S+NaOH+S溶液为电解液制作光电化学电池,测量电池的J_sc、V_oc和I～V特性曲线并计算了效率和填充因子F_F,对影响电池效率的几种因素作了关联和讨论。     

Z'(K?)

近年来以Z型机制为转移的光催化体系成微光电化学分解水领域的研究热点.相比较传统的异质结, Z型异质结能够保留具有高氧化能力与高还原能力的位点,从而提高光电化学效率.其中,证明电荷的Z型迁移机制成为研究人员努力的方向,比较有效的证明方法包括自由基捕获、XPS分析和检测还原位点等.对于Z型异质结,界面电场处电荷的迁移行为是至关重要的,但目前常用的证明手段对界面电场处电荷的迁移行为研究还比较少.因此,本文精心设计了CdS/Ti-Fe2O3异质结光阳极来探索光电化学分解水中的电荷转移行为.采用开尔文探针测试、表面光电压谱测试和瞬态光电压谱测试等光物理测试手段监测CdS/Ti-Fe2O3Z型异质结光阳极界面电场中光生电荷的迁移行为.其中,开尔文探针和表面光电压测量表明, CdS/Ti-Fe2O3界面驱动力有利于激发电子快速迁移至Cd S;由于Z型异质结是一个双光子的过程,因此在瞬态光电压的过程中采取了双光束策略,即用不同波长的光分别从两个半导体侧进行照光,以充分发挥内层Cd S的电子传输层的作用.结果表明,在双光束照射下界面电场增强,使得更多Ti-Fe2O3电子与Cd S空穴结合,使得更多Ti-Fe2O3电子与CdS空穴结合,更多的空穴迁移到Ti-Fe2O3的表面去参与反应,充分证明了CdS/Ti-Fe2O3光阳极的Z型迁移机制.基于界面电场有效的电荷迁移与分离的分析,对Z型异质结光阳极进行了光电化学的测试,与单纯Ti-Fe2O3光阳极相比, CdS/Ti-Fe2O3光阳极表现出优异的光电化学性能.其中, 25CdS/Ti-Fe2O3光阳极的光电流密度在1.23V (相对于标准氢电极)达到1.94 mA/cm2,比单纯Ti-Fe2O3光电流高出两倍.阻抗测试结果表明, CdS/Ti-Fe2O3光阳极能够减小电荷传输阻力,从而加快电荷分离效率,这也间接证明了Z型光阳极的成功构筑,因此,本文提供了一个有效且新颖的手段来证明光电化学分解水中光催化系统的Z型电荷转移机制.     

CdS/石墨烯复合材料的制备及其可见光催化分解水产氢性能

以氧化石墨烯和CdS为原料, 在乙醇水溶液中采用CdS光催化还原法制备了CdS/石墨烯复合光催化材料, 并用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱、X射线光电子能谱(XPS)和瞬态光电流等技术对复合材料的结构和光电性能进行了表征. 可见光照射下(λ≥420 nm), 研究了该复合材料光催化分解水产氢的性能. 结果表明, 可见光照射下CdS的光生电子可有效地还原氧化石墨烯, 得到CdS与石墨烯之间具有强相互作用力的CdS/石墨烯复合材料. 与CdS相比, 复合材料中石墨烯作为良好的电子受体和传递介质, 可明显加快CdS光生电子的迁移速率, 提高光生载流子的分离效率, 从而增强复合材料的光电性能和光催化分解水产氢的活性.     

Z-scheme基光电化学传感器的构建及其研究进展

光活性半导体之间的电子转移路径对光电化学传感器的光电性能具有重要影响,有效的电子传输方式对增强光电转换效率和提升传感器的灵敏度均具有重要意义.Z-scheme机制在提升光致载流子迁移效率的同时,可最大程度地保留光电活性半导体的氧化还原能力.因此,Z-scheme基光电化学传感体系的构建和设计备受关注.本文以Z-sche...     

高活性硫化铅电极的制备及在量子点敏化太阳能电池中的应用

为了提高量子点敏化纳晶薄膜太阳能电池的光电转换效率,我们通过连续在酸和多硫溶液中处理铅片制备了对多硫电解液具有高电催化活性的硫化铅电极.通过电化学阻抗谱测试评价所制备硫化铅电极的催化活性,从而确定制备高效硫化铅电极的最佳条件.以在最佳条件下制备的硫化铅为对电极、CdSe量子点敏化TiO2纳晶薄膜为工作电极和多硫电解液组装成量子点敏化太阳能电池.光电性能测试结果表明所制备的电极具有良好的催化活性和光电转换性能.与已报导的方法相比,新方法大幅度地减少制备过程所需的时间,但却提高了所制备的硫化铅对电极的催化活性.通过X射线衍射和扫描电镜测试表征了硫化铅的生成过程,探讨了催化活性提高的原因.     

硅基多孔氧化铝模板非水电沉积CdS纳米线的研究

纳米材料,包括尺寸为纳米量级的超细微粒?线?薄膜?量子阱和超晶格等引起了人们广泛的重视 [1,2] ?其中 , 半导体纳米微粒和由其构成的纳米固体结构开辟了材料科学研究的新领域?硫化镉 (CdS) 作为一种重要的Ⅱ - Ⅵ族无机半导体材料 , 具有独特的光电性质 , 在光电化学电池和多相光催化反应中都有广泛应用?近年来 , 已有大量关于合成 CdS 纳米结构的文献报导 [3～12] , 所采用的方法如反胶束法?单分子膜法?自组装法以及电化学沉积法等 , 其中非水电解与模板技术相结合的制备方法引起了人们高度的重视并且被广泛的采用?自从 Baranski 等在上…     

P3HT/CdS/TiO2/ZnO一维有序核壳式纳米棒阵列的构制及其在杂化太阳电池中的应用研究

采用恒电位法在铟锡氧化物导电玻璃(ITO)上制备了高度有序一维ZnO纳米棒阵列,将ZnO纳米棒阵列在TiO2溶胶中采用提拉法制备出了一维TiO2/ZnO核壳式纳米棒阵列.在一维TiO2/ZnO核壳式纳米棒阵列上电沉积CdS纳米晶得到一维CdS/TiO2/ZnO核壳式纳米棒阵列,然后在一维CdS/TiO2/ZnO核壳式纳米棒阵列上电沉积聚3-己基噻吩(P3HT)薄膜得到P3HT/CdS/TiO2/ZnO核壳式纳米结构薄膜.以该纳米结构薄膜电极为光阳极制备出新型纳米结构杂化太阳电池,研究了该类电池的光电转换性能,初步探讨了该类电池的工作机理.     

金属配合物Cd（phen）2（NO3）（NO2）对ZnO光阳极的敏化特性

采用具有紫外光区吸收的金属配合物Cd(phen)2(NO3)(NO2)和N719对ZnO光阳极进行共敏化.结果表明,配合物能够对ZnO光阳极进行共敏化,同时被电解液还原再生,共敏化增加电池对光的吸收,电池光电流密度增加63%,共敏化降低了电池各个界面电阻,有利于电子在界面的传输,电池的光电转换效率提高了37%.     

CdTe/CdS共敏化TiO2电极材料的制备与光电性能

将电沉积法和化学浴沉积法结合,分别将CdTe和CdS量子点纳米晶材料引入到TiO_2纳米管阵列上制备CdTe/CdS量子点共敏化TiO_2光电极。利用扫描电镜、X射线衍射和X射线能量色散光谱等测试手段对所得样品的形貌、晶型和组分进行表征。在模拟太阳光照射条件下,通过电化学工作站测试其光电化学性能。研究结果表明,相对于单一量子点敏化CdS/TiO_2和CdTe/TiO_2光电极而言,共敏化CdTe/CdS/TiO_2光电极表现出更好的光电转化性能,短路电流密度和光电转换效率分别可以达到3.1 m A·cm~(-2)和1.85%。此外,采用电化学阻抗测试技术对材料性能提升的原因进行深入的探究。