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CdS/ZnO纳米线异质结构的制备与性质研究

【摘要】: 随着现代化工业进程的不断加快,人们对能源的需求进一步加大。太阳能作为一种极其重要的可再生能源受到了人们广泛关注。如何低成本的利用太阳能发电成为人类社会面临的重大挑战之一。为了更加有效的转化和利用太阳能,获得性能稳定、光电转化效率高的极薄窄带隙半导体异质结太阳电池,我们对CdS/ZnO纳米线异质结构光电极进行了制备和性质分析。 本研究主要工作如下:一方面,制备ZnO纳米线阵列,通过对成核和生长条件的控制改变纳米线长度、密度、长径比、取向等形貌。另一方面,在ZnO纳米线阵列上沉积CdS窄带隙半导体薄层,调节窄带隙半导体光吸收层的厚度等进而制备有良好光吸收性质的窄带隙半导体薄层/氧化物半导体纳米线电极。 利用扫描和透射电镜、X-射线衍射技术、紫外-可见吸收光谱、拉曼光谱(Raman)等测试手段表征ZnO纳米线阵列及CdS/ZnO纳米线异质结构的形貌和光学质量等性质;研究沉积条件、退火热处理等因素对CdS薄层的均匀性、厚度、和晶粒尺寸等的影响。利用光电化学等手段研究CdS薄层的厚度以及晶粒尺寸等对其光敏化ZnO纳米线效率的影响。将CdS/ZnO纳米线异质结构进行优化,最终将其应用于I-/I3-电解质体系制成沉积50次的硫化镉薄层敏化长度为2微米的氧化锌纳米线阵列的电池,获得0.51%的光电转换效率。

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