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FeS_2薄膜制备及光电性能

立方晶系的FeS_2具有合适的禁带宽度,较高的光吸收系数,元素储量丰富,环境相容性好,制备成本较低,是一种较有研究价值的新型太阳能电池材料。本文在紧密跟踪国际研究进展的基础上,采用Fe及Fe_3O_4先驱体膜硫化法制备了FeS_2薄膜,研究了硫化工艺参数对晶体结构及光电性能的影响、晶体织构分布、晶体表面缺陷等对FeS_2薄膜性能的影响以及FeS_2应用于染料敏化太阳能电池系统,在不同先驱体膜转化规律与机制、FeS_2晶体生长择优取向诱导与控制、FeS_2/In_2S_3复合薄膜的制备、薄膜比表面能变化的作用以及利用FeS_2与多孔TiO_2复合膜制备光阳极测试光电转换性能等方面,取得了相应结果。主要结论如下:磁控溅射制备的Fe膜及电沉积并氧化制备的Fe_3O_4膜在400℃硫化温度及80kPa硫化压力条件下均能较好地转变为FeS_2薄膜。Fe_3O_4膜的硫化反应速率高于Fe膜的硫化反应速率,前者合适的硫化时间为10h,后者合适  (本文共135页) 本文目录 | 阅读全文>>

东北大学
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以纳米管阵列为光阳极材料的薄膜太阳能电池的光电性能研究

Ti02纳米管阵列涂层由于具有环境友好,价格低廉,较大的比表面积和化学性质稳定的优点一直备受关注,经常作为染料敏化太阳能电池的光阳极材料而应用到能源领域。但由于受到Ti02的宽能带限制,以及光生电子在纳米管与钛基底间的界面处易被空穴俘获,因此以纳米管涂层为光阳极的太阳能电池的光电转换效率一直很低。光阳极的组成和结构将直接影响染料敏化太阳能电池的转换效率和长期稳定性,本文通过分析两种不同材料纳米管阵列涂层的光电性质,试图探寻纳米管阵列涂层作为染料敏化太阳能电池光阳极材料的最佳组成和结构,并通过优化纳米管与金属基底间的界面结构来提高材料的光电转换效率。主要内容如下:(1)用阳极氧化法在钛合金表面制备了Ti02纳米管阵列(TiO2nanotube array,TNT)涂层(TNT/Ti),以该涂层为光阳极材料封装了太阳能电池,并测试了其光电性能。结果发现,转换效率与管径和管长呈正相关,对于这一现象的合理解释是较大的管长和管径能够吸附更...  (本文共83页) 本文目录 | 阅读全文>>

浙江大学
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电沉积并硫化合成FeS_2薄膜制备工艺及光电性能

立方晶系的FeS_2(pyrite)是一种具有合适禁带宽度(Eg≈0.95eV)和较高光吸收系数(λ≤700mn时,α≥5×10~5cm~(-1))的半导体材料,其组元元素储量十分丰富、无毒,环境相容性好,而且在制备太阳电池时可以以薄膜形式使用,成本较低,与已有半导体材料相比,是一种较有研究价值的太阳能电池材料。本文采用恒流电沉积及氧化处理制备Fe_3O_4先驱体,再经热硫化退火使先驱膜转变为多晶FeS_2薄膜的方法,研究了硫化时间、压力、温度等硫化参数对薄膜组织结构和光电性能的影响。主要研究结果如下:采用Na_2S_2O_3和FeSO_4水溶液电沉积200℃热处理,可以制备多孔Fe_3O_4薄膜。在400℃硫化2h即有形成FeS_2的反应发生。硫化时间较短时,FeS_2薄膜基体保持先驱膜的多孔形态。随硫化时间延长,FeS_2晶体生长进一步完善,晶粒持续长大而晶格常数减小,先驱膜多孔遗传形态渐趋不明显,薄膜的光吸收系数、电阻率和...  (本文共75页) 本文目录 | 阅读全文>>

电子科技大学
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基于FeS_2纳米线的高响应光电导的研究

FeS2(Pyrite),俗称黄铁矿,它的组成元素在地球上含量十分丰富,而且无毒环保。FeS2(Pyrite)具有合适的禁带宽度,它的光吸收系数较高(当λ5*105cm-1),相比于其大部分同类具有更优良的材料特性,因此它在光电应用方面得到更多的青睐。Fe S2(Pyrite)薄膜成本低廉,可以制备成太阳能电池、红外探测器等各种光电器件,是一种非常有发展潜力的光电材料。而且,FeS2(Pyrite)应用于清洁的新能源领域,响应了国家节能环保的号召,未来发展前途无量。本文创造性地发明了低温硫化氧化铁纳米管的方法制备FeS2纳米线阵列。其中氧化铁纳米管作为前驱体薄膜,是通过一种温和的方式——阳极氧化制备而来。FeS2纳米线薄膜进一步制成原型光电导器件,测试表明该光电导的I-V和I-T特性良好,2V外加偏压下光谱响应高达3.0A/W。首先,采用阳极氧化法合成形貌有序的氧化铁纳米管前驱薄膜。本文探索了各种阳极氧化的参数(阳极氧化时间,电...  (本文共61页) 本文目录 | 阅读全文>>

浙江大学
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FeS_2薄膜的织构及光电性能

立方晶系的FeS_2具有合适的禁带宽度,较高的光吸收系数,元素储量丰富,环境相容性好,制备成本较低,是一种较有研究价值的新型太阳能电池材料。本文采用Fe膜硫化法制备了FeS_2薄膜,研究了FeS_2薄膜的基底、厚度和硫化时间对薄膜织构的影响,分析了不同晶粒尺寸的FeS_2对薄膜的电学性能和光学性能的影响。同时本文采用溶胶-凝胶法和浸渍提拉技术制备TiO_2纳米晶薄膜,采用电沉积硫化法在TiO_2多孔膜上制备FeS_2薄膜,从而制备出FeS_2/TiO_2复合膜,并分析了不同电沉积时间和不同硫化温度对FeS_2/TiO_2薄膜的组织形貌以及光电化学性能的影响。主要研究结果如下:基底、厚度、和硫化时间对FeS_2薄膜的织构有不同的影响。Al(111)基底生长的FeS_2薄膜具有较高的(200)取向度,Si(100)、Si(111)两种基底生长的FeS2薄膜各位向的择优生长都不明显,而TiO_2基底生长的FeS_2却表现出了明显的(2...  (本文共69页) 本文目录 | 阅读全文>>

浙江大学
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ZnO棋板法制备一维纳米阵列结构FeS_2及其复合薄膜的研究

一维纳米阵列由于具备独特的结构特征,如高的比表面积和直接的电荷传输通道,比其对应块体材料展示出更优越的光电性能,因而被广泛应用于光电器件、太阳能电池、光催化等领域。黄铁矿结构FeS2具有合适的禁带宽度、极高的光吸收系数、组成元素储量丰富、环境相容性好、制造成本低等优点,被认为是一种应用前景广阔的光伏材料。但目前已制得的FeS2材料往往存在杂质相、缺陷和不满足理想化学计量比等问题,导致组装成的器件光电转换效率普遍较低。因而,在寻求纯相、高品质FeS2材料制备工艺的同时,有必要从另一个角度来提高材料的性能,即通过结构设计来改善FeS2材料的光电性能和光电转换效率。并且,发生在其它半导体体系的一些成功案例,如Si、CdTe和CdS/Cu2S.已表明一维纳米结构在很多应用领域拥有更优异的性能。因此本文提出一种基于ZnO模板制备不同一维纳米结构FeS2及其复合薄膜的方法。采用水热法在覆盖有晶种层的FTO导电玻璃基底上生长ZnO纳米棒阵列薄...  (本文共153页) 本文目录 | 阅读全文>>