锌基光电薄膜制备、光谱调控及其光伏性能研究

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1、北京化工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：≠金连日期：塑!丝』：堕关于论文使用授权的说明学位论文作者完全了解北京化工大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京化工大学。学校有权保留并向国家有关部门或

2、机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。口论文暂不公开(或保密)注释：本学位论文属于暂不公开(或保密)范围，在年解密后适用本授权书。、叼非暂不公开(或保密)论文注释：本学位论文不属于暂不公开(或保密)范围，适用本授权书。作者签名：导师签名：日期：塑!丝．』：鲨日期：趔华：苎：塑学位论文数据集中图分类号TQ034学科分类号530．1199论文编号1001020140020密级公开学位授予单位代码1001O学

3、位授予单位名称北京化工大学作者姓名卢鑫泓学号2011400020获学位专业名称化学工程与技术获学位专业代码0817课题来源国家自然科学基金研究方向染料敏化太阳能电池论文题目锌基光电薄膜的制备、光谱调控及其光伏性能研究关键词纳米ZnO，染料敏化太阳能电池，纳米晶聚集体，光散射，光谱调控论文答辩日期2014．5．20论文类型基础研究学位论文评阅及答辩委员会情况姓名职称工作单位学科专长指导教师陶霞教授北京化工大学光化学评阅人1评阅人2评阅人3评阅人4评阅人5答辩委员会主席赵井泉研究员中科院化学所光化学答辩委员l赵井泉

4、研究员中科院化学所光化学答辩委员2马万红研究员中科院化学所光化学答辩委员3李文研究员中科院理化所光物理答辩委员4曹达鹏教授北京化工大学化学工程答辩委员5邵磊教授北京化工大学化学工程答辩委员6张皴教授北京化工大学化学工程征：一．四．论文类型：1．基础研究2．应用研究3．开发研究4．其它中图分类号在《中国图书资料分类法》查询。学科分类号在中华人民共和国国家标准(CB／T13745-9)《学科分类与代码》中查询。论文编号由单位代码和年份及学号的后四位组成。摘要锌基光电薄膜的制备、光谱调控及其光伏性能研究纳米科技的飞速

5、发展正带领人们进入一个崭新的时代。作为一个重要的分支，纳米半导体材料由于其在光学、电学、光电学等方面的独特性质在新能源等领域有着广泛的应用。其中，纳米ZnO以其高电子迁移率、宽禁带宽度和简易的形貌控制等优点，近些年来在第三代太阳能电池—染料敏化太阳能电池(DSC)中的应用研究吸引了全世界研究者的关注，然而相对较低的光电转化效率依然是困扰ZnO基DSC发展的重要障碍。本文围绕着ZnO基DSC光阳极的构建进行研究，主要针对高效光捕获能力ZnO材料的制备及其光电转化性能这一关键课题展开了研究，具体研究进展如下：1．报

6、道了一种可控水系法合成光电功能多分散ZnO纳米晶聚集体。实验结果显示，当控制反应液中三乙醇胺浓度为25％时合成的样品(平均粒径为700±150nm，构成聚集体的初级纳米粒子粒径在50nm左右)由于其完整的聚集体形貌和亚微米级的颗粒尺度，染料吸附量显著提高，光散射性能显著增强，电子传输阻抗显著降低，电子寿命显著延长，因此光电性能显著提升，短路电流和最终的光电转换效率分别达到11．35mA／cm2和3．91％。通过电池寿命测试进一步发现，该种ZnO纳米晶聚集体光阳极材料在基于N719染料下的DSC的光电转换效率18

7、0天后只衰减了4．3％，显示了该种材料兼具优异光电转换性能和长效稳定性；同时，T北京化工大学博士学位论文其在柔性ITO／PET导电基底上展现了良好的ZnO／基底之间的粘接力，光电转换效率达到了2．22％，是聚集体形貌的ZnO纳米材料在柔性基底上的首次应用，展现了其实际应用价值和研究意义。2．报道了一种三维微米级尺度的梭型Y203：Zr3+上转换材料(SUC)及其在ZnO纳米晶聚集体光阳极中的应用。通过深入系统研究SUC材料的光谱特性和本征结构特性对于ZnO纳米晶聚集体光阳极的光电性能的作用机理和影响规律，发现：

8、1)该种材料能通过Er3+的光谱转换作用能够将近红外光转化为可见光，其发光光谱(525—560nlTl的强绿光和660nm的较弱红光)与D205染料的强吸收光谱吻合，因此使D205染料敏化的ZnO光阳极能对红外光产生明显的光电响应而额外地提升光阳极的光吸收利用率；2)由于所构建的SUC呈现特定的三维微米级尺度结构，这使得SUC材料也能有效地增强ZnO光阳极对于入射光的光散射性能，进而协