CdTe/CdS異質結的電化學制備及其光電性能研究
發(fā)布時間：2024-06-30 19:38
隨著能源危機日益加劇,太陽電池作為一種新能源器件,其發(fā)展引起了人們的普遍關注。近年來,發(fā)展太陽電池的勢頭很迅猛。雖然碲化鎘太陽能電池的市場份額相比晶體硅太陽能電池的低,但它具有明顯的成本優(yōu)勢,因此吸引了廣泛的關注。如何繼續(xù)提高CdTe太陽電池轉換效率和進一步降低成本成為了新的研究熱點。為此,本論文采用電化學法制備、組裝不同幾何結構的異質結CdTe太陽電池,并詳細研究了其光電性能。該方法既簡化了工藝,又降低了成本。采用恒電流電沉積法在ITO基底上制備了CdS薄膜,隨后在其上采用恒電位電沉積法制備了CdTe薄膜,形成CdTe/CdS二維異質結結構。采用一步水熱法在ITO基底上制備了CdS納米棒陣列,隨后在其上采用恒電位電沉積法制備了CdTe薄膜,從而形成CdTe/CdS三維納米棒陣列異質結結構。采用碳納米管薄膜層作為背電極,對上述兩種異質結組裝了太陽電池并研究了其光電性能。在標準輻照(AM 1.5,100 mW/cm2)下,CdTe/CdS二維異質結太陽電池開路電壓為0.294 V,短路電流密度為1.24 mA/cm2,填充因子為0.137,轉換效率為0.05%。而CdTe/CdS三維納米...
【文章頁數(shù)】：112 頁
【學位級別】：碩士
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
1.1 太陽電池研究背景
1.2 CdTe薄膜太陽電池的結構
1.2.1 CdS薄膜制備方法
1.2.2 CdTe薄膜制備方法及研究進展
1.2.3 背電極
1.3 納米線(棒)陣列異質結太陽電池
1.3.1 納米線(棒)陣列異質結特點
1.3.2 Si納米線太陽電池
1.3.3 CdTe/CdS納米線太陽電池
1.4 論文研究的意義
1.5 主要研究內容和技術路線
1.5.1 主要研究內容
1.5.2 技術路線
第二章 實驗條件及主要測試方法
2.1 實驗試劑與儀器設備
2.2 材料形貌、結構及原子組成表征方法
2.2.1 場發(fā)射掃描電子顯微鏡(SEM)和X射線能譜儀(EDS)
2.2.2 高分辨透射電子顯微鏡(HR-TEM)
2.2.3 X射線衍射儀(XRD)
2.2.4 拉曼光譜儀(Raman)
2.2.5 X射線光電子能譜儀(XPS)
2.3 材料光電性質表征方法
2.3.1 紫外-可見分光光度計(UV-vis)
2.3.2 霍爾效應儀(Hall)
2.3.3 太陽能模擬器
2.3.4 Keithley 2420
2.4 太陽電池伏安特性曲線及評價指標
第三章 CdS納米薄膜的電沉積制備和表征
3.1 CdS納米薄膜的電沉積工藝條件
3.2 CdS薄膜的恒電流法制備及表征
3.2.1 沉積電流的選擇
3.2.2 沉積溫度對CdS薄膜的影響
3.2.3 退火溫度對CdS薄膜的影響
3.3 CdS薄膜的光學性質研究
3.4 CdS薄膜的電學性質研究
3.5 小結
第四章 CdTe/CdS二維異質結的電沉積制備及其光電性能研究
4.1 CdTe/CdS二維異質結的電沉積工藝條件
4.2 CdTe/CdS二維異質結的恒電位法制備及表征
4.2.1 沉積電位的選擇
4.2.2 沉積時間對CdTe薄膜的影響
4.3 碳納米管薄膜背電極的組裝
4.3.1 碳納米管薄膜的表征
4.3.2 碳納米管薄膜的純化、鋪展及轉移
4.4 CdTe/CdS二維異質結太陽電池的光電性能研究
4.4.1 光學性質研究
4.4.2 太陽電池的組裝模型及能帶圖
4.4.3 太陽電池的光電性能研究
4.5 小結
第五章 CdS納米棒陣列的一步水熱法制備和表征
5.1 CdS納米棒陣列的制備工藝
5.2 CdS納米棒陣列的結構、形貌的調控
5.2.1 ITO導電玻璃放置方向對CdS形貌的影響
5.2.2 還原谷胱甘肽的濃度對CdS形貌的影響
5.2.3 反應溫度對CdS形貌的影響
5.2.4 硫脲濃度的優(yōu)化
5.2.5 反應時間對CdS形貌的影響
5.2.6 前驅體濃度對CdS納米棒密度的影響
5.2.7 退火對CdS納米棒結構和成分的影響
5.3 CdS納米棒陣列光學性質的研究
5.4 CdS納米棒陣列電學性質的研究
5.5 小結
第六章 CdTe/CdS三維納米棒陣列異質結的電沉積制備及其光電性能研究
6.1 CdTe/CdS三維納米棒陣列異質結的電沉積工藝條件
6.2 CdTe/CdS三維納米棒陣列異質結的結構、形貌的調控
6.2.1 沉積電位的選擇
6.2.2 沉積溫度對CdTe薄膜的影響
6.2.3 沉積時間對CdTe/CdS異質結形貌的影響
6.3 CdCl2熱處理對CdTe表面狀態(tài)的影響
6.4 CdTe/CdS三維納米棒陣列異質結太陽電池的光電性質研究
6.4.1 光學性質研究
6.4.2 太陽電池的組裝模型
6.4.3 太陽電池的光電性能研究
6.5 CdTe/CdS二維異質結和三維納米棒陣列異質結太陽電池的光電性質比較
6.6 小結
第七章 總結論
參考文獻
致謝
研究成果及發(fā)表的學術論文
作者與導師簡介
附件
本文編號：3998980
【文章頁數(shù)】：112 頁
【學位級別】：碩士
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摘要
Abstract
第一章 緒論
1.1 太陽電池研究背景
1.2 CdTe薄膜太陽電池的結構
1.2.1 CdS薄膜制備方法
1.2.2 CdTe薄膜制備方法及研究進展
1.2.3 背電極
1.3 納米線(棒)陣列異質結太陽電池
1.3.1 納米線(棒)陣列異質結特點
1.3.2 Si納米線太陽電池
1.3.3 CdTe/CdS納米線太陽電池
1.4 論文研究的意義
1.5 主要研究內容和技術路線
1.5.1 主要研究內容
1.5.2 技術路線
第二章 實驗條件及主要測試方法
2.1 實驗試劑與儀器設備
2.2 材料形貌、結構及原子組成表征方法
2.2.1 場發(fā)射掃描電子顯微鏡(SEM)和X射線能譜儀(EDS)
2.2.2 高分辨透射電子顯微鏡(HR-TEM)
2.2.3 X射線衍射儀(XRD)
2.2.4 拉曼光譜儀(Raman)
2.2.5 X射線光電子能譜儀(XPS)
2.3 材料光電性質表征方法
2.3.1 紫外-可見分光光度計(UV-vis)
2.3.2 霍爾效應儀(Hall)
2.3.3 太陽能模擬器
2.3.4 Keithley 2420
2.4 太陽電池伏安特性曲線及評價指標
第三章 CdS納米薄膜的電沉積制備和表征
3.1 CdS納米薄膜的電沉積工藝條件
3.2 CdS薄膜的恒電流法制備及表征
3.2.1 沉積電流的選擇
3.2.2 沉積溫度對CdS薄膜的影響
3.2.3 退火溫度對CdS薄膜的影響
3.3 CdS薄膜的光學性質研究
3.4 CdS薄膜的電學性質研究
3.5 小結
第四章 CdTe/CdS二維異質結的電沉積制備及其光電性能研究
4.1 CdTe/CdS二維異質結的電沉積工藝條件
4.2 CdTe/CdS二維異質結的恒電位法制備及表征
4.2.1 沉積電位的選擇
4.2.2 沉積時間對CdTe薄膜的影響
4.3 碳納米管薄膜背電極的組裝
4.3.1 碳納米管薄膜的表征
4.3.2 碳納米管薄膜的純化、鋪展及轉移
4.4 CdTe/CdS二維異質結太陽電池的光電性能研究
4.4.1 光學性質研究
4.4.2 太陽電池的組裝模型及能帶圖
4.4.3 太陽電池的光電性能研究
4.5 小結
第五章 CdS納米棒陣列的一步水熱法制備和表征
5.1 CdS納米棒陣列的制備工藝
5.2 CdS納米棒陣列的結構、形貌的調控
5.2.1 ITO導電玻璃放置方向對CdS形貌的影響
5.2.2 還原谷胱甘肽的濃度對CdS形貌的影響
5.2.3 反應溫度對CdS形貌的影響
5.2.4 硫脲濃度的優(yōu)化
5.2.5 反應時間對CdS形貌的影響
5.2.6 前驅體濃度對CdS納米棒密度的影響
5.2.7 退火對CdS納米棒結構和成分的影響
5.3 CdS納米棒陣列光學性質的研究
5.4 CdS納米棒陣列電學性質的研究
5.5 小結
第六章 CdTe/CdS三維納米棒陣列異質結的電沉積制備及其光電性能研究
6.1 CdTe/CdS三維納米棒陣列異質結的電沉積工藝條件
6.2 CdTe/CdS三維納米棒陣列異質結的結構、形貌的調控
6.2.1 沉積電位的選擇
6.2.2 沉積溫度對CdTe薄膜的影響
6.2.3 沉積時間對CdTe/CdS異質結形貌的影響
6.3 CdCl2熱處理對CdTe表面狀態(tài)的影響
6.4 CdTe/CdS三維納米棒陣列異質結太陽電池的光電性質研究
6.4.1 光學性質研究
6.4.2 太陽電池的組裝模型
6.4.3 太陽電池的光電性能研究
6.5 CdTe/CdS二維異質結和三維納米棒陣列異質結太陽電池的光電性質比較
6.6 小結
第七章 總結論
參考文獻
致謝
研究成果及發(fā)表的學術論文
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