CdSe电沉积层的组成及形成机理

伏安曲线和现场光电流测定用于研究在钛基体上阴极电沉积形成Cdse薄膜的机理. XPS实验表明, CdSe沉积层的组成与沉积电位、沉积时间和溶液组成有关.在0.1 mol·L~(-1)CdSO_4+4 mmol·L~(-1)H_2SeO_3+0.2 mol·L~(-1) H_2SO_4溶液中, 当电位比-0.50 V正时生成富Se层, 而当电位比-0.70 V还负时生成富Cd层. 在-0.69 V下沉积, 沉积层的Se/Cd计量比接近1.1. 在同一电位下, 若提高H_2Se0_3浓度, 则沉积物中Se的含量增多. 实验结果表明, CdSe电沉积因条件不同遵循两种不同的机理, 据此讨论了克服Se/Cd比大于1的可能措施。     

n型Bi_2Te_(3-y)Se_y温差电材料薄膜的电化学制备及表征

采用电化学控电位的方法在不锈钢基片上电沉积制备了Bi2Te3-ySey温差电材料薄膜。研究了电沉积溶液中硒含量与薄膜中硒含量的关系,考察了不同沉积电位对电沉积Bi2Te3-ySey薄膜的温差电性能的影响,并采用ESEM、EDS、XRD等方法对电沉积薄膜的形貌、成分及结构进行了分析。结果表明,在含有Bi3 、HTeO2 和Se4 的电沉积溶液中,采用电化学沉积的方法,可实现铋、碲、硒三元共沉积,生成Bi2Te3-ySey半导体化合物。改变电沉积溶液组成,可控制Bi2Te3-ySey化合物中硒的掺杂浓度。-0.04V沉积电位下制备的Bi2Te3-ySey薄膜较平整、致密,组成为Bi2Te2.7Se0.3。退火处理可提高电沉积Bi2Te3-ySey薄膜的塞贝克系数,且控制沉积电位为-0.04V下制备的Bi2Te3-ySey薄膜退火后的塞贝克系数为-123μV·K-1。     

电化学沉积CdSe纳晶薄膜的性能及沉积机理

电化学沉积是半导体薄膜制备的一种简便方法,常用于Ⅱ-族化合物半导体薄膜的制备.通过电沉积条件的适当改变可成功地在导电衬底上制备半导体纳晶薄膜^[1].CdSe薄膜作为一种透光性好、导电性好的半导体材料,可进行光学性能和光电性能方面的研究,而半导体纳晶多孔电极的光电化学特性与体材料之间有很大不同.本文采用电化学沉积法制备了CdSe纳晶薄膜并研究了其性能,通过扫描隧道显微镜(STM)形貌分形分析进一步研究其沉积机理.     

一步法电化学沉积Cu(In1-x,Gax)Se2薄膜的特性

在CuCl2、InCl3、GaCl3及H2SeO3组成的酸性水溶液电沉积体系中, 对Mo/玻璃衬底上一步法电沉积Cu(In1-x, Gax)Se2(简写为CIGS)薄膜进行了研究. 为了稳定溶液的化学性质, 在溶液中加入邻苯二甲酸氢钾和氨基磺酸作为pH缓冲剂, 将溶液的pH值控制在约2.5, 并提高薄膜中Ga的含量. 通过大量实验优化了溶液组成及电沉积条件, 得到接近化学计量比贫Cu 的CIGS薄膜(当Cu与In+Ga的摩尔比为1时, 称为符合化学计量比的CIGS薄膜; 当其比值为0.8-1时, 称为贫Cu或富In的CIGS 薄膜)预置层, 薄膜表面光亮、致密、无裂纹. 利用循环伏安法初步研究了一步法电沉积CIGS薄膜的反应机理, 在沉积过程中, Se4+离子先还原生成单质Se, 再诱导Cu2+、Ga3+和In3+发生共沉积. 电沉积CIGS薄膜预置层在固态硒源280 ℃蒸发的硒气氛中进行硒化再结晶, 有效改善了薄膜的结晶结构, 且成份基本不发生变化,但是表面会产生大量的裂纹.     

CdSe/泡沫镍薄膜电极对结晶紫的光电催化降解

采用恒电位电沉积法,以泡沫镍为基底电极,制备了CdSe/泡沫镍薄膜电极,采用扫描电子显微镜、紫外可见漫反射光谱和能谱分析表征了CdSe薄膜的形貌及其组成。应用该电极研究结晶紫溶液在光电催化降解过程中的COD去除率。结果表明,以白炽灯(100 W,2只)为光源,采用电沉积30 min所得的CdSe/泡沫镍薄膜电极为工作电极,外加偏压为0.4 V(vs.SCE),0.01 mol/L NaCl为电解质,光电催化降解浓度为0.001 g/L的结晶紫溶液120 min,COD去除率达到84.3%。     

不同形貌/晶型CdSe纳米材料的简易合成

以乙二胺(en)为溶剂,通过调控反应物中镉源与硒源的摩尔比得到了不同形貌与晶型的CdSe纳米材料,达到了同时调控形貌与晶型的目的.当反应物中镉源与硒源摩尔比为1:1时,得到的产物为en体系常见的六方相棒状CdSe纳米晶体;当反应物中镉源与硒源摩尔比为1:2时,得到的产物为立方相CdSe纳米颗粒.进一步研究结果表明,反应体系中Se2-离子生成的多少及速度是影响反应进程得到不同产物的关键.     

退火温度对CdSe纳米薄膜的形成及光电性能影响

在室温下,采用循环伏安法在ITO上沉积CdSe纳米薄膜。利用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)、原子力显微镜(AFM)、X射线光电子能谱分析(XPS)、紫外-可见(UV-VIS)分光光度计以及电化学工作站对不同温度退火后的CdSe纳米薄膜的晶体结构、形貌、光学性能、光电化学性能进行表征和测试。结果表明,退火温度对CdSe纳米薄膜的形貌和性能起到关键性作用。薄膜表面平整、厚度均匀,且由呈纳米颗粒状的立方相CdSe构成;经退火后,CdSe纳米颗粒出现不同程度的长大现象,Se含量随退火温度的升高而减少。紫外-可见吸收光谱表明随着退火温度的升高,CdSe纳米薄膜对可见光的吸收发生红移,表明禁带宽度逐渐减小,表现出量子尺寸效应。通过光电流测试表明随着退火温度的升高,CdSe薄膜的光电响应效应显著提高。     

退火温度对CdSe纳米薄膜的形成及光电性能影响

在室温下,采用循环伏安法在ITO上沉积CdSe纳米薄膜。利用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)、原子力显微镜(AFM)、X射线光电子能谱分析(XPS)、紫外-可见(UV-VIS)分光光度计以及电化学工作站对不同温度退火后的CdSe纳米薄膜的晶体结构、形貌、光学性能、光电化学性能进行表征和测试。结果表明,退火温度对CdSe纳米薄膜的形貌和性能起到关键性作用。薄膜表面平整、厚度均匀,且由呈纳米颗粒状的立方相CdSe构成;经退火后,CdSe纳米颗粒出现不同程度的长大现象,Se含量随退火温度的升高而减少。紫外-可见吸收光谱表明随着退火温度的升高,CdSe纳米薄膜对可见光的吸收发生红移,表明禁带宽度逐渐减小,表现出量子尺寸效应。通过光电流测试表明随着退火温度的升高,CdSe薄膜的光电响应效应显著提高。     

亚硒酸钠在L-半胱氨酸自组装类生物膜修饰电极上的电化学行为

利用L-半胱氨酸自组装膜修饰金电极(L-Cys,Au/SAMs), 在0.05mol/L H_2SO_4 底液中研究了 Na_2SeO_3 的电化学特性.在0.00～1.30 V (vs. SCE) 电位范围内对微量Na_2SeO_3进行循环伏安扫描,发现L-Cys, Au/SAMs修饰电极在峰电位0.89 V处有灵敏的Se的氧化溶出峰.通过比较裸金电极和修饰电极在Na_2SeO_3 溶液中的电化学特性发现,修饰电极通过巯基中的S与Na_2SeO_3发生氧化还原作用生成Se,且修饰电极对沉积在电极表面的Se的氧化过程具有催化作用.根据Na_2SeO_3在单分子膜上的电化学行为,提出了单分子膜中硫(Au-S)与Se(Ⅳ)作用生成Se的反应机理、Se电化学催化氧化机理及巯基化合物通过生成纳米硒生物吸收Se的类生物膜模型.     

退火温度对TiO_2/CdSe纳米片异质结薄膜光电性能的影响

采用水热法在FTO上制备(001)高活性晶面主导的TiO_2纳米片薄膜,利用循环伏安法在TiO_2纳米片薄膜上沉积CdSe颗粒,制备了TiO_2/CdSe纳米片异质结薄膜。分别在150、250、350、450℃,氩气保护气氛中对样品进行退火。利用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)、X射线光电子能谱分析仪(XPS)、紫外-可见(UV-Vis)分光光度计以及电化学工作站对不同温度退火后的TiO_2/CdSe纳米片异质结薄膜的微观形貌、晶体结构、光电化学性能进行表征和测试。结果表明:六方相CdSe纳米颗粒均匀包覆在TiO_2纳米片表面,直径30 nm左右;随着退火温度的升高CdSe纳米颗粒长大,形成光滑的CdSe薄膜,且晶化程度提高;TiO_2纳米片表面的Se元素与Cd元素发生氧化;TiO_2/CdSe纳米片异质结薄膜对可见光的吸收光谱发生红移,禁带宽度逐渐减小。光电化学性能测试表明随着退火温度的升高,TiO_2/CdSe纳米片异质结薄膜的光电流密度显著提高,开路电压减小,但由于SeO_2和CdO的出现,导致填充因子减小,影响光电转换效率的提高。在本实验条件下,TiO_2/CdSe纳米片异质结薄膜的最佳退火温度为150℃,填充因子为0.77,光电转换效率达到3.12%。     

HYDROGEN GENERATION FROM ARTIFICIAL SEA HATER IN A SEMICONDUCTOR SEPTUM ELECTROCHEMICAL PHOTOVOLTAIC CELL

Visible light of the solar spectrum is directly converted to stored chemical energy of hydrogen from artificial sea water in a novel electrochemical photovoltaic cell. The principal element of the cell, modeled after the photosynthetic thylakoid membrane, is a semiconductor septum made of polycrystalline n-CdSe thin film deposited on nickel foil, which separates two aqueous solutions. Under short-circuit conditions, vigorous hydrogen evolution was seen at the Ni surface and continued as long as the cell was operated. The novel cell, the concept of which was derived from pigmented bilayer lipid membrane studies, is easy to construct, simple to operate, and appears to be a practical approach to the photochemical conversion and storage of solar energy.     

导电高聚物修饰纳米尺度TiO~2多孔膜电极的光电化学研究

用光电化学方法研究了用导电高聚物修饰的纳米晶TiO~2多孔膜电极在不含氧化还原对和含不同氧化还原对体系电解质溶液中的光电转换过程。TiO~2/导电高聚物多孔膜电极为双层n型半导体结构,内层TiO~2多孔膜的禁带宽度为3.26eV,外层聚吡咯(PPy)膜的禁带宽度为2.23eV,而聚苯胺(PAn)膜的禁带宽度为2.88eV。用导电高聚物修饰半导体电极能使其在可见光区的光吸收增加,光电流增强,且起始波长红移至>600nm,使宽禁带半导体电极的光电转换效率得到明显改善。     

电沉积n—CdSe在多硫溶液界面上的电荷转移机理

通过测定平带电位,澄清了OH~-离子在CdSe电极上的吸附情况,发现在S、S~(2-)、OH~-溶液中S~(2-)离子优先吸附,结合旋转环盘电极测量,证明n-CdSe电极在多硫溶液界面上的电荷转移过程。     

硒/氧化石墨烯/二氧化钛复合薄膜的制备及光电转换性质

将氧化石墨烯(GO)掺入钛酸溶胶中,以导电玻璃(ITO)为基底,经浸渍-涂覆-煅烧得到GO/TiO2复合薄膜;采用电沉积技术在GO/TiO2薄膜表面沉积Se纳米微粒,得到Se/GO/TiO2复合薄膜;利用扫描电子显微镜和X射线衍射仪分析了复合薄膜的形貌和晶体结构,采用紫外可见光谱仪测定了其光谱学性质,利用光电转换实验测定了其光电转换性质.结果表明,所制备的Se/GO/TiO2复合薄膜各组分分布均匀,具有锐钛矿相结构的TiO2颗粒粒径为20nm,与TiO2结合的GO具有分散片层结构,薄膜中的Se颗粒粒径为60～80nm.与此同时,在Se和GO的共同作用下,Se/GO/TiO2复合薄膜对可见光有很好的光电转换效应.     

纳米尺度TiO2／聚吡咯多孔膜电极光电化学研究

用光电流作用谱，光电流－电势图和ＵＶ－Ｖｉｓ光说研究了ＴｉＯ２／聚吡咯多孔膜电极在不含氧化还原对和含不同氧化还原体系电解质溶液中的光电转换过程。ＴｉＯ２／聚吡咯多孔膜电极双层ｎ型半导体结构，内层ＴｉＯ２多孔膜的禁带宽度为３．２６ｅＶ，外层聚吡咯膜的禁带宽度为２．２ｅＶ。     

纳米尺度TiO2聚苯胺多孔膜电极光电化学研究

用光电流作用谱，光电流－电势图等光电化学方法研究了ＴｉＯ２／聚本胺复合多孔膜电极在不含氧化还原和含有没氧化还原对体系中的光电转换过程。结果说明，ＴｉＯ２／聚苯胺复合多孔膜电极为双层ｍ－型半导体结构，ＴｉＯ２多孔膜的禁带宽度为３．２ｅＶ，外层聚苯胺膜的禁带宽度为２．８８ｅＶ。     

脉冲激光沉积法制备SnSe薄膜电极及其电化学性质

采用脉冲激光溅射Sn和Se粉末的混合靶制备SnSe薄膜, XRD结果显示室温下得到的是Sn和Se的混合薄膜, 当基片温度为200 ℃时, 薄膜主要由晶态的SnSe组成. 该薄膜的首次放电容量为498 mAh•g-1, 30次循环之后的放电容量为260 mAh•g-1. 充放电测试、循环伏安曲线和ex-situ XRD结果显示, SnSe能够和Li发生可逆的电化学反应, 充电过程中能够重新生成SnSe, 表现出不同于其它氧族元素锡化物的电化学性质.     

双极性半导体钝化膜空间电荷电容分析(II)

将双极性半导体钝化膜空间电荷电容等效为钝化膜/溶液界面处电容和内层钝化膜/外层钝化膜界面处的np结电容的串联, 根据前期研究建立的半导体富集态、耗尽态以及反型态空间电荷电容的统一计算公式, 给出了双极性钝化膜Mott-Schottky(M-S)曲线的非线性拟合方法. 并将这一方法应用于镍基合金G3高温高压H2S/CO2腐蚀后的钝化膜半导体特征研究. M-S曲线非线性拟合结果显示, 温度升高外层p型半导体钝化膜多数载流子浓度明显增高, 而内层n型半导体钝化膜的多数载流子浓度基本未变. 通过非线性拟合, 证明本文所给出的M-S曲线非线性拟合方法能够同时给出钝化膜内外层多个半导体性质参数,为揭示钝化膜形成及破坏机制提供更多信息. 结合X射线光电子能谱(XPS)分析, 讨论了钝化膜结构变化机制及np结在抑制腐蚀过程中的作用.     

Cu2ZnSn(S,Se)4薄膜太阳电池研究进展

CdTe和Cu(In,Ga)(S,Se)₂ (CIGSSe)光吸收材料在新型化合物半导体太阳电池研究中占据着主导地位。尽管CdTe和CIGS太阳电池拥有较高的转换效率和先进的技术,但是仍存在着一些问题,如所用材料中的元素地壳丰度低或有毒,这阻碍了其未来的大规模应用。近年来,由于Cu₂ZnSn(S,Se)₄ (CZTSSe)薄膜太阳电池使用的元素地壳含量丰富且环境友好,逐渐成为了研究的热点。CZTSSe光吸收材料被认为能够取代CdTe和CIGS成为下一代光伏技术的潜力材料。基于此,本文将简单介绍CZTSSe材料的结构、性质和制备方法。重点阐述CZTSSe材料的组装技术和沉积方法的发展和优势,如基于真空的沉积方法和基于溶液的沉积方法,简述其优缺点。此外,本文对CZTSSe组装和CZTSSe纳米晶制备方法的最新研究进展也进行了总结。最后,对CZTSSe光伏技术的一些限制因素进行了分析,并对CZTSSe薄膜电池未来的研究前景进行了展望。     

激光刻蚀模板中电沉积特殊结构CIGS薄膜

本文利用激光刻蚀模板,在水溶液中电沉积制备金属铜薄膜,讨论了温度、电流、硫酸铜浓度对薄膜形貌的影响. 采用SEM对制备的铜薄膜进行表征,结果表明在沉积温度为30 ℃,沉积电流为4 A·dm^-2(表观工作电流密度),硫酸铜浓度在20 ~ 50 g·L^-1的水溶液中电沉积可以得到中空馒头状和开口碗状结构的铜薄膜. 利用激光刻蚀模板,在离子液体1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐([BMI][TfO]) - 30 Vol%丙醇混合电解质中电沉积CIGS薄膜,研究了沉积电势、沉积时间对薄膜形貌的影响. SEM观察发现,在沉积电势为-1.8 V,沉积时间为1.5 h条件下电沉积可以得到近似柱状的簇状花束样的CIGS薄膜, 电沉积铜后再进一步电沉积CIGS,得到了均匀有序的鼓包柱状结构的Cu/CIGS复合薄膜. 用恒电势方波法对制备的薄膜真实表面积进行测试,计算结果表明,与无模板电沉积制备的CIGS薄膜相比,激光刻蚀模板法制备的Cu/CIGS复合薄膜的表面积提高了约8倍.