铒掺杂碳量子点的制备及其在CdS量子点敏化太阳能电池中的应用研究

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1、分类号：单位代码：10140密级：公开学号：4031531747硕士学位论文铒掺杂碳量子点的制备及其在CdS量子点敏化太阳能电论文题目：池中的应用研究PreparationofEr-dopedcarbonquantumdotsandtheapplied英文题目：researchinCdSquantumdotssensitizedsolarcells论文作者：舒晓青指导教师：王君教授专业：无机化学完成时间：二○一八年五月申请辽宁大学硕士学位论文铒掺杂碳量子点的制备及其在CdS量子点敏化太阳能电池中的应用研究ThepreparationofEr-do

2、pedcarbonquantumdotsandtheappliedreseachinCdSquantumdotssensitizedsolarcells作者：舒晓青指导教师：王君教授专业：无机化学答辩日期：2018年5月28日二○一八年五月·中国辽宁辽宁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完成的。论文中取得的研究成果除加以标注的内容外，不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，不包含本人为获得其他学位而使用过的成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中进行了标注，并表示谢意。本人完全意识到本

3、声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的原件、复印件和电子版，允许学位论文被查阅和借阅。本人授权辽宁大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。同时授权中国学术期刊（光盘版）电子杂志社将本学位论文收录到《中国博士学位论文全文数据库》和《中国优秀硕士学位论文全文数据库》并通过网络向社会公众提供信息服务。学校须按照授权对学位论文进行管理，不得超越授

4、权对学位论文进行任意处理。保密（），在年后解密适用本授权书。（保密：请在括号内划“√”）授权人签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日摘要摘要太阳能的利用是解决能源危机的一个有效的方法。目前，在所有利用太阳能的方法中，将太阳能转化为电能的太阳能电池是一个非常有前景的技术。量子点敏化太阳能电池（Quantumdotsensitizedsolarcells,QDSSCs）被认为是下一代太阳能电池。开发高性能的QDSSCs可以满足社会对可持续清洁能源的迫切需求，并在使用能源时尽可能减少或不危害环境。目前有许多量子点材料被应用在QDSSCs上，如Cd

5、S，CdSe，PbS等。CdS量子点具有较窄的禁带宽度以及优越的稳定性，这使得它成为QDSSCs中的优良的敏化剂。但是，CdSQDSSCs目前的能量转换效率远远低于其理论值（44%）。有许多因素制约着CdSQDSSCs光伏性能的提高。一方面，CdS量子点的光吸收能力小，光吸收范围窄；另一方面，CdSQDSSCs的电荷分离不完全和电荷提取效率低。因此，为了提高CdSQDSSCs的能量转换效率，需要拓宽CdSQDSSCs的光响应范围以及提高电荷的分离的提取效率。作为一类新型的碳材料，碳量子点（Carbonquantumdots,CQDs）由于其良好的

6、光学性能以及优良的导电性被广泛应用在各个领域。通常，CQDs在紫外光的照射下能够发射出蓝光。其次，由于CQDs的结构中存在大量的共轭π键，这就使CQDs具有良好的电子传递性能。因此，我们实验组将CQDs引入到QDSSCs中。在本论文中，我们采用回流法和水热法合成了Er掺杂的碳量子点（Er-CQDs），再利用溶胶-凝胶法、旋涂法和连续离子层吸附反应法制备了CdS/TiO2、CdS/CQDs/TiO2和CdS/Er-CQDs/TiO2光阳极。我们通过FT-IR，UV-vis以及FL对Er-CQDs的结构和光学性能进行了详细研究。此外，通过XRD，ED

7、X，SEMTEM，UV-vis以及PL技术，我们详细研究了CdSQDSSCs的光阳极的结构，形貌组成以及光学性能。通过电化学的方法研究了基于光阳极（CdS/TiO2,CdS/CQDs/TiO2和CdS/Er-CQDs/TiO2）的CdSQDSSCs的光伏性能。提出了基于CdS/Er-CQDs/TiO2光阳极的CdSQDSSCs的工作原理。通过研究，我们发现，Er-CQDs在紫外到蓝光区域具有比CQDs更强的光3+吸收能力，Er的引入拓宽了CQD的光吸收范围，特别是在可见光范围内。此外，在相同波长的光的激发下，Er-CQDs的发射峰强度要比CQDs

8、的高得多。I摘要Er-CQDs具有双重功能(上下转换发光)的发光性能，在350nm-550nm激发波长范围内，Er-CQDs的发射峰集中