柠檬酸浓度对化学浴沉积硫化铟薄膜形成机理的影响研究

以柠檬酸为配位剂,在酸性条件下采用化学浴沉积方法在FTO玻璃衬底上制得硫化铟薄膜,分别采用XRD、SEM、UV等手段对薄膜相结构、形貌和薄膜的透光率进行了表征。结果表明薄膜为立方结构的β-In2S3,薄膜均一连续,呈网状表面形貌,透光率随厚度增加而递减,带隙宽度介于2.5～2.6 eV之间。主要研究了配位剂的浓度对薄膜形成机理的影响,结果表明:柠檬酸浓度较低时,柠檬酸根与铟离子的配位平衡是整个反应的速控步骤;当柠檬酸浓度较高时,硫代乙酰胺与酸作用生成硫离子的反应是整个反应的速控步骤。     

电沉积表面修饰对染料敏化太阳电池微观性能影响机理研究

为了改善染料敏化太阳电池内电子的传输复合过程, 研究者尝试不同方法制备或改性TiO₂薄膜. 对TiO₂薄膜进行后处理, 在其表面引入一层小颗粒层, 是一种有效的方法并被广泛研究. 通过对TiO₂薄膜不同时间的电沉积表面修饰, 细致研究了表面修饰后染料敏化太阳电池微观性能的变化机制. 采用阳极氧化法在TiCl₃水溶液中对TiO₂薄膜进行电沉积后处理, 将溶液pH值调至2.2, 装置的反应速率由恒电位仪控制. 不同沉积时间电池带边移动以及电子传输复合的动力学过程, 借助强度调制光电流谱(IMPS)/强度调制光电压谱(IMVS)和电化学阻抗谱(EIS)等探测技术表征. 研究表明, 电沉积在TiO₂薄膜表面引入了大量浅能级陷阱态, 以致电势较高时电容随沉积时间延长增加明显. 不同时间的电沉积表面修饰在TiO₂薄膜表面形成了新的小颗粒层并改善了TiO₂颗粒间接触, 在改善电子注入及收集过程的同时, 也有效抑制了内部电子复合. IMPS/IMVS结果表明, 电沉积对动力学过程改善的效果受光强影响明显, 弱光下作用更为突出. 此外, 电池开路电压主要受带边移动及内部复合变化影响, 随沉积时间延长, 表面电荷的增多使TiO₂薄膜带边逐渐正移, 有效改善了光电流却限制了开路电压的提升. 在适合的电沉积时间下, 电沉积表面修饰可以同时改善光电流和光电压.     

柔性染料敏化太阳电池的制备和性能研究

柔性染料敏化太阳电池作为具有低生产成本的实用化技术受到高度重视.本文研究以金属钛为基底的纳晶TiO2薄膜电极和以导电涂层聚合物为基底的对电极组成的柔性染料敏化太阳电池.为提高光电转换效率,采用直流低场电泳沉积、直流和脉冲电压下的电化学阳极氧化及丝网印刷,结合高温烧结方法,制备金属钛为基底的纳晶TiO2薄膜电极和TiO2...     

TiO2薄膜的制备方法及其对染料敏化太阳电池性能的影响

采用溶胶 凝胶、浆体涂敷、磁控溅射等方法制备了二氧化钛单层以及多层膜.通过透射电镜、扫描电镜以及X射线衍射实验分析了不同薄膜的结构.通过比较不同薄膜制作的染料敏化太阳电池性能探讨了薄膜结构的影响.实验所获得的电池开路电压可达708mV,短路电流可达13.26mA(电池面积为1.8cm²).     

动态复合对染料敏化太阳电池性能的影响

本文通过设计一种特殊的电池结构,动态改变电解液与导电玻璃（Tc0）的接触面积,固定Ti02薄膜面积,将TCO／OL解液界面与TiO2／电解液界面两种复合途径进行区分,从实验和理论两方面研究了复合途径变化对染料敏化太阳电池（DSC）性能的影响．采用电化学阻抗谱（EIS）表征界面电荷交换过程,研究了不同途径在复合中的作用机理．通过单色光下,1-V性能测试,对不同界面复合主导下的DSC二极管特性进行数值分析,探讨了复合过程中界面电荷交换变化对光电压（‰）的影响．研究结果表明,高光强下（Voc=700mV）改变TCO／电解液接触面积对复合影响不明显,DSC电子复合主要经由TiO2／电解液界面,电池具有明显的二极管特征;而弱光下（Voc〈400mV）增加TCO／电解液接触面积将使复合大幅增加,此时电荷交换由TCO／电解液界面主导,电池填充因子大幅降低,整流作用减弱．由于TCO／OL解液界面电荷交换明显慢于TiO2／电解液界面,通过同一电池一定光强范围内的光电压变化对比发现,高光强下光电压变化较慢,而弱光下光电压变化较快．     

有机染料及其在染料敏化太阳电池中的应用

在染料敏化太阳电池中,染料敏化剂分成无机染料与有机染料两大类。无机染料受稀有金属钌的制约而成本较高,开发有机染料是降低染料敏化太阳电池成本的有效手段,成为目前研究的热点。本文从有机染料敏化剂的分子设计入手,简述了染料敏化太阳电池中有机染料敏化剂的基本结构,将有机染料敏化剂分为吲哚啉类染料、香豆素类染料、三苯胺类染料、菁...     

氧气氛烧结电极对染料敏化太阳电池微观性能影响机理研究

为了改善染料敏化太阳电池内电子的传输复合过程, 研究者尝试不同方法制备或改性TiO₂薄膜. 不同烧结气氛可以改变TiO₂薄膜的表面特性, 是一种有效的方法并被广泛研究. 采用两步烧结法制备氧气氛烧结TiO₂电极并应用于染料敏化太阳电池:第一步将电极在空气或氧气氛中510℃保温30 min以清除TiO₂薄膜中有机物; 第二步将电极进一步在氮气氛中510℃保温10 min以移除电极表面吸附的多余氧原子. 通过与空气烧结电池宏观性能及微观性能的对比, 细致研究了氧气氛烧结电极表面特性对染料敏化太阳电池传输复合微观动力学过程的影响机制. TiO₂薄膜表面特性及带边移动、电子传输复合过程的表征分别借助XPS能谱仪和强度调制光电流谱(IMPS)/强度调制光电压谱(IMVS)等探测技术完成. 结果表明, 氧气烧结电极Ti³⁺复合中心减少, 使电池内部电子复合得到有效抑制. 同时, 氧气烧结电极染料吸附量增加且导带边正移, 使得光生电子浓度升高, 膜内电子传输过程加快. 最终, 氧气烧结电极有效改善了电池光吸收效率、电子收集效率以及注入效率, 使电池效率由6.90%提升至7.53%.     

化学浴沉积cawo4薄膜的动力学

对化学浴沉积法制备的CaWO4薄膜进行了动力学研究。采用Avrami-Erofeev方程进行计算,得到反应温度40~80℃和反应溶液pH值为8~12条件下,CaWO4薄膜的动力学方程。结合实验分析各动力学参数的变化,发现反应温度越高,反应速率常数k越大,薄膜趋向于自发形核生长;反应溶液pH值越高,反应速率常数k显著减小,Avrami指数n则几乎不变。结果可见,pH值对反应速率的影响大,而对成核和生长方式影响小。pH值对反应速率的影响主要在于改变了Ca-EDTA螯合体的络合稳定性,进而影响整个反应的进行速度。通过动力学研究可以明确反映反应参数对薄膜生长的影响,体现了薄膜生长过程的本质,有助于达到有效控制反应过程的目的。     

新型复合及叠层染料敏化太阳电池研究

染料敏化太阳电池（DSC,染敏电池）是一种新型光伏电池.为了进一步提高染敏电池的光电转化效率,以提高太阳光利用率、拓宽电池整体吸收为切入点,主要研究了三种叠层染敏电池及自主开发的一种基于膜转移技术的新型复合染敏电池.首先对三种叠层染敏电池的性质、不同结构中顶层及底层电池效率的影响因素进行了系统研究.其次对新型复合染敏电...     

染料敏化太阳电池阻抗特性研究

电化学阻抗谱(EIS)是染料敏化太阳电池(DSC)领域中最重要的研究手段之一。本文详细介绍了EIS在DSC研究中的理论模型、实验方法、内部电荷传输和转移过程、阻抗信息提取和动力学过程解析的最新研究进展;综述了其在光阳极、电解液体系、对电极、稳定性、新结构设计等DSC各个研究领域中的应用,特别总结了DSC内部各个组成部分的阻抗特性。最后,对这些方面存在的问题进行了评论,并对未来新材料和电池机理的深入研究进行了展望。     

Preparation and Characterization of CuInS2 Thin Films for Solar Cells by Chemical Bath Deposition

Introduction Recent years, chalcopyrite semiconductors have been successfully applied as absorber layers for polycrystalline thin-film solar cells. Among the ternary compound semiconductors, CuInS2 thin films with a direct bandgap of about 1.50 eV and a large absorption coefficient in the range of 104-105cm-1[1] are one kind of the most promising optical absorbers for high efficiency thin film solar cells.To date, CuInS2-based solar cells have shown conversion efficiency of about 12. 5%[2]. They exhibit long-term stability without any signs of degradation.     

化学浴沉积法制备高取向钒酸铋薄膜

Highly oriented BiVO₄ films were synthesized on glass substrates by modified chemical bath deposition (CBD). The influence of the deposition parameters as temperature and time of deposition on the rate of process and the quality of BiVO₄ films was studied by XRD, Raman Spectroscopy and SEM. The film deposited at 90 ℃ for 12 h was dense and uniform. The BiVO₄ thin film under this optimal depositing conditions was consisted of octagonal crystalline grains in a narrow size distribution with an average size of about 7 μm, showing a (004) preferential orientation.     

电沉积-退火工艺制备铜铟硒太阳能电池薄膜及表征

CuInSe₂ (CIS) films with good crystalline quality were synthesized by electrodeposition followed by annealing in Se vapor at 530 oC. The morphology, composition, crystal structure, optical and electrical properties of the CIS films were investigated by scanning electron microscopy, energy dispersive spectroscopy, X-ray diffraction, Raman spectroscopy, UV-VIS-NIR spectroscopy, and admittance spectroscopy. The results revealed that the annealed CIS films had chalcopyrite structure and consisted of relatively large grains in the range of 500-1000 nm and single grain of films extend usually through the whole film thickness. The band gap of CIS films was 0.98 eV and carrier concentration was in the order of 10¹⁶ cm^-3 after etching the Cu-Se compounds on the film surface. Solar cells with the structure of AZO/i-ZnO/CdS/CIS/Mo/glass were fabricated. Current density vs. voltage test under standard reported condition showed the solar cells with an area of 0.2 cm² had a conversion efficiency of 0.96%. The underlying physics was also discussed.     

Assembly of Pt nanoparticles on electrospun In2O3 nanofibers for H2S detection

In this paper, we presented a simple and effective solution route to deposit Pt nanoparticles on electrospun In₂O₃ nanofibers for H₂S gas detection. The morphology and chemical structure of the as-prepared samples were analyzed by scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), X-ray diffraction (XRD), and X-ray photoelectron spectra (XPS). The results showed that large quantities of In₂O₃ nanofibers with diameters about from 60 to 100 nm were obtained and the surface of them was decorated with Pt nanoparticles (5–10 nm in size). The In₂O₃ nanofibers decorated by Pt nanoparticles exhibited excellent gas sensing properties to H₂S, such as high sensitivity, good selectivity and fast response at relatively low temperature.     

TiO2微球的合成及其作为散射层在量子点敏化太阳能电池中的应用

以十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）为模板剂,通过TiCl₄在乙醇水溶液中的直接水解,制备了介孔TiO₂微球. X射线衍射（XRD）结果表明所制备的微球晶型为金红石,扫描电镜（SEM）结果显示微球的直径大约为700 nm,由粒径约为16 nm的小颗粒堆积而成. 通过刮涂法制备了在TiO₂小颗粒层上涂覆有作为散射层的TiO₂微球和未涂覆微球的薄膜. 并通过化学浴沉积（CBD）的方法在膜上生长CdS/CdSe量子点,得到了量子点敏化太阳能电池（QDSCs）. 紫外吸收和漫反射结果表明,这种微球结构有利于量子点的沉积,具有较强的光散射作用,有效地增加了光线的收集,从而提高了电池的光电流,最终得到了4.5%的光电转换效率,比不加散射层的电池的效率高27.7%,也比利用传统散射层（由20 nm TiO₂ 小颗粒和400 nm TiO₂ 固体颗粒组成）的电池效率高10.2%. 我们把电池效率的提升归因于较强的光散射作用和较长的电子寿命.     

Two Step Chemical Vapor Deposition of In2Se3/MoSe2 van der Waals Heterostructures

Two-dimensional transition metal dichalcogenides heterostructures have stimulated wide interest not only for the fundamental research,but also for the application of next generation electronic and optoelectronic devices.Herein,we report a successful two-step chemical vapor deposition strategy to construct vertically stacked van der Waals epitaxial In₂Se₃/MoSe₂ heterostructures.Transmission electron microscopy characterization reveals clearly that the In₂Se₃ has well-aligned lattice orientation with the substrate of monolayer MoSe₂.Due to the interaction between the In₂Se₃ and MoSe₂ layers,the heterostructure shows the quenching and red-shift of photoluminescence.Moreover,the current rectification behavior and photovoltaic effect can be observed from the heterostructure,which is attributed to the unique band structure alignment of the heterostructure,and is further confirmed by Kevin probe force microscopy measurement.The synthesis approach via van der Waals epitaxy in this work can expand the way to fabricate a variety of two-dimensional heterostructures for potential applications in electronic and optoelectronic devices.     

Bi2S3量子点敏化TiO2纳米阵列结构的制备及光电性能

利用水热法制备一维TiO₂纳米棒阵列,并采用化学浴沉积法(CBD)结合自组装技术在TiO₂纳米棒上敏化Bi₂S₃量子点,形成TiO₂/Bi₂S₃复合纳米棒阵列。系统研究了复合结构的表面形貌、晶体结构、光学及光电性能。结果表明:在修饰有三氨丙基三乙氧基硅烷自组装单分子膜(APTS-SAMs)的TiO₂纳米棒表面形成一层致密的Bi₂S₃量子点敏化层,这一技术的关键是含-NH₂末端的APTS-SAMs可有效促进Bi₂S₃的异相成核作用;Bi₂S₃的沉积时间对复合结构的光吸收及光电响应性能有决定性的影响,薄膜的光电流随着沉积时间呈先增加后减小的趋势,在沉积时间为20min时,光电流密度最大。这是因为随着沉积时间的增加,TiO₂纳米棒表面Bi₂S₃量子点密度增大,光吸收增加;而当沉积时间进一步延长时,Bi₂S₃在TiO₂纳米棒表面的大量负载而形成堆积和团聚,导致表面缺陷增多,光生电子复合几率增大,从而使光电流密度减小。     

Bi2S3量子点敏化TiO2纳米阵列结构的制备及光电性能研究

利用水热法制备一维TiO₂纳米棒阵列,并采用化学浴沉积法(CBD)结合自组装技术在TiO₂纳米棒上敏化Bi₂S₃量子点,形成TiO₂/Bi₂S₃复合纳米棒阵列.系统研究了复合结构的表面形貌、晶体结构、光学及光电性能.结果表明:在修饰有三氨丙基三乙氧基硅烷自组装单分子膜(APTS-SAMs)的TiO₂纳米棒表面形成一层致密的Bi₂S₃量子点敏化层,这一技术的关键是含-NH₂末端的APTS-SAMs可有效促进Bi₂S₃的异相成核作用;Bi₂S₃的沉积时间对复合结构的光吸收及光电响应性能有决定性的影响,薄膜的光电流随着沉积时间呈先增加后减小的趋势,在沉积时间为20 min时,光电流密度最大.这是因为随着沉积时间的增加,TiO₂纳米棒表面Bi₂S₃量子点密度增大,光吸收增加;而当沉积时间进一步延长时,Bi₂S₃在TiO₂纳米棒表面的大量负载而形成堆积和团聚,导致表面缺陷增多,光生电子复合几率增大,从而使光电流密度减小.     

微波辅助化学浴快速沉积Eu:YVO4薄膜

应用简单有效的微波辐射辅助化学浴技术快速沉积了Eu:YVO₄纳米颗粒膜. 所沉积的Eu:YVO₄薄膜均匀、密实、镜面. 产物用X射线衍射仪、原子力显微镜、紫外分光光度计和荧光分光光度计进行测试、表征和分析. 结果表明所得Eu:YVO₄薄膜由纳米颗粒组成, 具有高的(200)择优取向, 结晶性良好, 在紫外光激发下具有良好的荧光发射性能.