种子层对染料敏化ZnO纳米棒光伏电池性能的影响

用射频溅射法在透明导电玻璃上分别沉积了氧化锌（ZnO）和掺铝氧化锌（AZO）薄膜，其可见光透射率达到85％以上。用水热法在不同的薄膜作种子层的导电玻璃上生长了纳米棒，x射线衍射分析（XRD）发现所制得的纳米棒都有（002）择优取向；扫描电子显微镜（SEM）结果表明，采用不同的实验条件和参数可以有效的影响纳米棒的长度、直径、密度等，并得到了垂直于衬底的纳米结构。用所得到的纳米结构制作太阳能电池的效率达到了0．26％。     

ZnO纳米结构/聚合物杂化太阳能电池的研究进展

在介绍电池基本理论和共混结构、取向结构不同特点的基础上,综述了近年来这两种不同结构纳米ZnO/聚合物杂化太阳能电池的最新研究进展。分析表明目前电池效率较低与光吸收效率较低、光谱吸收范围较窄、载流子迁移率不均衡、界面相容性较差等问题有关。     

敏化TiO2纳米晶太阳能电池

介绍了敏化ＴｉＯ２纳米晶太阳能电池的工作原理和表征方法，并对常用的制备工艺，敏化剂的选择，目前达到的水平进行了综述，在此基础上提出了一些值得深入研究的问题。     

氧化锌纳米棒形貌对ZnO/Cu2O异质结太阳能电池光伏性能的影响

采用电化学沉积法制备了ZnO纳米棒,首先讨论了电化学沉积参数对氧化锌(ZnO)纳米棒形貌的影响,并对不同长度ZnO纳米棒的光吸收和反射等性质进行了研究.实验发现沉积时间是影响纳米棒长度、直径的重要因素,ZnO纳米棒的微观形貌对其光学性质有重要影响.然后以氧化锌纳米棒为n型材料,以氧化亚铜为p型材料,通过电化学沉积法构筑了ZnO/Cu2O异质结太阳能电池,并测试了其光伏性能,研究表明增长纳米棒阵列的长度使得开路电压、短路电流密度及光电转换效率等性能得到提升.最后,综合分析了氧化锌纳米棒形貌与所组装电池的性能之间的关系,发现调控氧化锌纳米棒的形貌是提高ZnO/Cu2O异质结太阳能电池光伏性能的有效途径.     

ZnO纳米四脚状阵列电极染料敏化太阳能电池

采用化学气相沉积(CVD)法制备了不同尺寸的四脚状纳米ZnO和ZnO纳米棒。采用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对纳米ZnO的晶型结构和形貌进行表征,研究结果表明CVD法制备的四脚状纳米ZnO具有三维空间结构,其最小平均臂宽约为70nm,臂长约300nm,制备的纳米棒直径约为84nm,长约2μm,且都为六方纤锌矿晶型结构。将ZnO纳米四脚状及纳米棒利用滚涂法在FTO导电玻璃上形成ZnO光阳极,经N719染料敏化后组装成染料敏化太阳能电池,光电性能结果表明,染料敏化小尺寸的四脚状纳米ZnO太阳能电池光电转换效率(η=1.88%)高于染料敏化大尺寸的四脚状纳米ZnO太阳能电池光电转换效率(η=1.18%),远高于染料敏化ZnO纳米棒太阳能电池的光电转换效率(η=0.7%)。     

Au修饰ZnO纳米棒的制备及紫外探测性能研究

采用磁控溅射技术和水热法制备金(Au)纳米颗粒修饰的氧化锌(ZnO)纳米棒材料。利用场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪和荧光光谱仪等测试设备对不同溅射功率下的Au纳米颗粒修饰的ZnO纳米棒进行了表征分析。实验结果表明,不同溅射功率下的ZnO纳米棒均呈六方纤锌矿结构,沿晶面(002)择优生长,具有较高的结晶度;修饰后ZnO纳米棒表面附着Au纳米颗粒,能有效增强其紫外光激发强度;当射频溅射功率为80 W时,ZnO纳米棒表现出最佳的紫外探测性能,相比于未修饰的ZnO纳米棒,Au纳米颗粒能抑制ZnO纳米棒的持续光电导(PPC)效应,其紫外探测的响应/恢复时间分别降低了6.05和4.54 s,光暗电流比由9.31提升至32.40,光响应度达到1.94A/W,显著增强了ZnO纳米棒紫外探测的能力。     

化学太阳能电池

本文介绍了一种高性能的太阳能光电池的制作技术 ,并在此基础上提出了一些深入研究的问题     

ZnO纳米棒阵列膜的制备及其光电化学性能研究

采用化学溶液沉积法,在ZnO纳米颗粒膜修饰的FTO导电玻璃基底上,制备了ZnO纳米棒阵列。用X射线衍射仪（XRD）、场发射扫描电子显微镜（FESEM）、透射电子显微镜（TEM）对样品进行表征。研究结果表明所制备的ZnO纳米棒为六方纤锌矿相单晶结构,沿c轴择优取向生长,平均直径约为40nm,长度约为900nm;ZnO纳米棒阵列生长致密,取向性较一致。以曙红Y敏化的ZnO纳米棒阵列膜为光阳极制作了染料敏化太阳能电池原型器件,在光照强度为100mW/cm2下,其开路电压为0.418V,短路电流为0.889mA/cm2,总的光电转换效率为0.133%。     

两步法实现ZnO纳米结构的集成及光学性质研究

通过简单的两步热蒸发方法成功地实现了ZnO纳米管和纳米棒的集成.SEM结果表明,大量的纳米线以层层生长的机理从约200℃低温Si基片表面生长出来.EDS和XRD结果进一步表明第一步所制备的样品主要是由大量Zn和少量Zn的氧化物组成.第二步所制备样品的SEM和TME图像证实了在高温下以第一步所制备的样品作为第二步的基片,可实现纳米管和纳米棒的集成.TEM图像表明,纳米管的表面所生长的纳米棒是单晶的.通过改变工作气压,可调控纳米管表面纳米棒的尺寸和形貌,实现ZnO纳米结构可控生长.室温光致发光谱表明,样品的光学性质可通过可控的形貌来调制.     

基于ZnO纳米片多级结构的柔性染料敏化太阳能电池的制备

采用水热合成法制备基于钛箔的ZnO纳米片薄膜, 采用化学浴沉积法在ZnO纳米片薄膜表面原位沉积ZnO纳米粒和微球, 制备了ZnO纳米片/纳米粒/微球复合结构薄膜, 并将膜组装成柔性染料敏化太阳能电池。研究了钛箔预处理方式、化学浴沉积工艺对ZnO薄膜和电池性能的影响。采用X射线衍射仪、透射电子显微镜和扫描电子显微镜对钛箔和ZnO薄膜的物相组成和形貌进行表征, 采用太阳光模拟器和数字源表测试了电池的J-V光电性能曲线, 通过电化学阻抗谱分析了电池内部电子传输情况。研究结果表明: 当钛箔基底采用酸抛光处理, 将所得ZnO纳米片膜用已经预热24 h的0.15 mol/L二水乙酸锌甲醇溶液改性5 h, 所得电池光电性能最好, 其短路电流密度、开路电压、填充因子和光电转化率分别为11.26 mA/cm², 0.67 V, 0.60和4.51%。     

水解锌制备Zn/ZnO纳米结构及其光学性能研究

利用滚压振动磨在干法室温条件下将金属锌制备成尺度约为3~5nm的锌量子点,并使产物与水蒸气在250℃进行化学反应,得到纳米氧化锌或纳米氧化锌与锌的混合物。分别利用能量发射谱仪(EDS)、透射电镜(TEM)对样品成分和形貌进行了表征。结果表明,250℃反应温度下得到的产物具有良好的分散性,其特征是棒状和片状结构共存,而且纳米棒具有显著的沿[011 1]晶向生长的趋势。室温下光致发光(PL)谱显示,在360nm和388nm处有双紫外发射峰,属于激子态发光,双紫外发射峰可能与掺杂能级有关;同时,在496nm处有蓝光发射峰,在515nm处有绿光发射峰,这两种发射属于表面缺陷态发光。对各种发光峰的发光机制进行了讨论。UV-Vis吸收光谱表明,产物在紫外区有很强的紫外吸收,吸收峰出现了蓝移现象,验证了Zn纳米量子点的掺杂形成掺杂能级,也与测得的可见光发射一致。     

ZnO纳米阵列的可控合成及其场发射特性

采用水热法在PS模板上制备了不同的ZnO纳米阵列,通过控制反应时间得到不同长径比的ZnO纳米阵列,真空场发射测试表明,使用PS模板的ZnO纳米阵列的场发射性能得到改善,主要因为长纳米棒与短纳米管交叉两层的阵列结构导致屏蔽效应减弱。较长反应时间制备的ZnO纳米棒具有较大的长径比,场发射较好。多次重复场发射测试发现,本实验制备的ZnO纳米棒阵列的场发射稳定性不是很好,还需进一步改善。     

酞菁类聚合物／硅太阳能电池的制备与研究

用熔融法和溶剂法合成了聚酞菁铜，聚酞菁氧钒等可溶性有机半导体。研究表明：酞菁类聚合物／硅太阳能电池具有良好的整流特性和光伏效应，整流比为１７。经过掺杂处理，光电转换性能有明显提高，当入射光强为０．８８ｍＷ／ｃｍ２时，开路电压为２１０ｍＶ，短路电流密度为０．７５ｍＡ／ｃｍ２，光电转换效率达３．９％（填充因子为０．２２），掺杂处理后的酞菁聚合物／硅太阳能电池有较好的稳定性。     

湿法腐蚀硅片并生长氧化锌纳米棒作为太阳能电池减反层研究

在硅基太阳能电池表面制备减反层可以有效降低硅表面的反射率, 提高吸收率, 从而提高硅基太阳能电池的光电转换效率。本研究利用四甲基氢氧化铵(Tetramethyl Ammonium Hydroxide TMAH)溶液对(100)单晶硅进行各向异性腐蚀, 在表面腐蚀出金字塔结构, 得到了最低为6%左右的反射率。然后采用水热法在该衬底生长氧化锌纳米棒, 得到了最低小于3%的反射率, 比单采用腐蚀或者ZnO纳米棒生长的硅表面的反射率更低。这种减反方法工艺简单、高效, 有望得到应用。     

退火温度对ZnO/Si异质结光电转换特性的影响

采用直流反应溅射法在P-Si(100)衬底上制备了ZnO薄膜,XRD测量表明ZnO为沿c轴高度取向的多晶薄膜,1-V特性曲线表明,ZnO/Si异质结具有明显的整流特性.研究了退火温度对异质结光电转换特性的影响,结果显示,合适的退火温度能显著增大异质结的开路电压和短路电流,进而增大异质结的光电转换效率,经400℃退火后异质结获得最佳的转换效率.当退火温度达到或超过500℃时,异质结的反向电流迅速增加,光生电压和光生电流大幅度减小.通过对ZnO薄膜结构和电学性质的测量和分析,推测异质结的光电转换特性改变主要受ZnO薄膜的电学性质影响.     

一维纳米结构氧化锌的水热法制备及紫外光敏特性研究

在陶瓷衬底上制作叉指状金电极,采用低温水热法生长一维纳米结构氧化锌,制得氧化锌紫外光电导型探测器.探讨了反应溶液的浓度对氧化锌纳米结构形貌及紫外光电导特性的影响.X射线衍射分析表明,产物为六方纤锌矿结构的ZnO.扫描电镜观察显示.产物为一维纳米结构,因反应溶液浓度的不同直径介于80～500nm.光电测试表明,一维纳米结构氧化锌的紫外光电导特性受其表面形貌的影响显著.     

Ferromagnetism in Mn-implanted Ge/Si Nanostructure Material

Multistacked Ge quantum dots (QDs) with Si spacers of different thicknesses have been grown on (100) Si substrates by rapid thermal chemical vapor deposition followed by Mn ion implantation and post-annealing. The presence of ferromagnetic structure was confirmed in the insulating (Si_0.45Ge_0.55)Mn_0.03 diluted magnetic quantum dots (DMQD) and semiconducting (Si_0.45Ge_0.55)Mn_0.05 DMQD. The DMQD materials were found to be homogeneous and to exhibit p-type conductivity and ferromagnetic ordering with a Curie temperature of T _C=350 and 160 K. The x-ray diffraction (XRD) data show that there is a phase separation of Mn₅Ge₃ from the MnGe nanostructure. The temperature-dependent electrical resistivity in semiconducting DMQD material indicates that manganese introduces two acceptor levels in germanium, at 0.14 eV from the valence band and 0.41 eV from the conduction band implying Mn substituting Ge. Therefore, it is likely that the ferromagnetic exchange coupling of DMQD material with T _C=160 K is hole mediated due to formation of bound magnetic polarons and the ferromagnetism in a sample with T _C>300 K is due to Mn₅Ge₃ phase.     

低能离子注入对PAn/Si异质结太阳电池的改性研究

利用电化学方法制备了聚苯胺 /Si太阳电池 ,将离子注入改性技术引用到聚苯胺 /Si异质结太阳电池的改性研究中 ,对离子注入后太阳电池顶区材料的吸收光谱和热稳定性能进行了研究 ,测量了改性后电池的输出特性。研究结果表明 :经离子注入改性后的聚苯胺吸收光谱明显变宽 ,材料的热分解温度较注入前提高了 40℃ ,电池在 10 92W/m2 光照时的转换效率提高了 18倍 ,在 37 2W/m2 光照时的转换效率提高了近 3倍