化学水浴法制备ZnO阵列及其光伏性能研究

采用溶胶旋转涂覆技术和化学水浴两步工艺法制备了ZnO阵列,研究了种晶层对ZnO阵列的形貌、晶体结构的影响,并考察了所制备的ZnO阵列用作染料敏化太阳电池光电极的光伏性能.结果表明：沿（O02）晶面择优生长的种晶层,可为ZnO阵列的有序生长起到诱导作用,尤其是当种晶层面朝下放置时,ZnO阵列基本保持了种晶的结晶取向和尺寸大小,棒状阵列直径为50100nm.由此阵列作为光电极构成的DSCs的短路电流和填充因子较低,从而使得光电转换效率处于较低水平,主要原因可能是阵列太致密、薄膜厚度小,使得染料的吸附量低所致.     

V、Mn掺杂ZnO薄膜的掺杂特性及制备工艺研究

本文采用溶胶一凝肢法制备掺杂Mn的ZaO薄膜,井直流磁控溅射V掺杂的ZnO薄膜,研究Mn、V掺杂浓度以及制备工艺对于ZnO薄膜微观组织和电学性能的影响。研究发现,溶胶一凝胶法制备ZnO薄膜,最佳熟处理温度为450℃前烘和700℃退火处理结合。掺杂ZnO薄膜结构显示,Mn、V离子部分替代Zn离子进入ZnO晶格的内部。Mn掺杂ZnO薄膜浓度约为1％时,或V元素掺杂浓度为2％时,ZnO薄膜中的（002）晶向的衍射峰最强,显示出一定的C轴择优生长性。     

TiO_2形貌对染料敏化太阳能电池光电性能的影响

在阐述染料敏化TiO_2纳米晶太阳能电池的工作原理的基础上,对采用水热法制备出的TiO_2纳米颗粒、TiO_2微球以及TiO_2纳米杆,用扫描电子显微镜(SEM)对样品表面形貌进行表征,分析其优缺点。制备不同形貌的TiO_2光阳极,利用太阳能模拟器对的四种不同光阳极的染料敏化太阳能电池进行光电性能测试。结果表明:在同等光照条件下,采用复合三层结构的光阳极制成染料敏化纳米晶太阳能电池光电性能最优。     

自催化脉冲激光沉积方法制备ZnO纳米棒阵列

采用脉冲激光沉积方法在ZnO作为缓冲层的InP（100）衬底上制备了高密度ZnO纳米棒阵列．扫描电子显微镜图像显示ZnO缓冲层形成较为均匀的岛状结构,ZnO纳米棒具有垂直于衬底的统一生长方向．X射线衍射测试在34．46°出现尖锐的衍射峰,说明ZnO纳米棒具有（002）择优取向．PL谱在380nm出现强的近带边发射峰,在495nm出现弱的深能级发射峰,表明ZnO纳米棒具有较好的光学性质．本实验制备的高质量ZnO纳米棒阵列有望在现在和未来的纳米器件制作中得到应用．     

水热法制备TiO2-ZnO纳米棒分级结构及其光电性能研究

为了增加光电极光生电子传输通道并提高其光敏剂的负载能力,采用两步水热法制备了一种新颖的TiO_2-ZnO纳米棒分级结构。采用水热法在FTO导电玻璃基底上生长TiO_2纳米棒有序阵列膜,通过浸泡提拉在TiO_2纳米棒上包覆一层ZnO溶胶,经烧结形成ZnO种子层;再次采用水热法于TiO_2纳米棒上生长ZnO纳米棒,形成TiO_2-ZnO纳米棒分级结构,通过旋涂辅助连续离子反应分别在TiO_2纳米棒阵列和TiO_2-ZnO纳米棒分级结构中沉积光敏剂CdS纳米晶,形成CdS/TiO_2纳米棒复合膜和CdS/TiO_2-ZnO纳米分级结构复合膜。利用SEM,TEM,XRD、紫外-可见吸收光谱、瞬态光电流图谱等表征和测试手段,对样品的形貌、结构、光吸收和光电性能进行了表征和测试。结果表明,与单纯的TiO_2纳米棒阵列相比,TiO_2-ZnO分级结构可以沉积更多的CdS光敏剂,CdS/TiO_2-ZnO纳米分级结构复合膜的光吸收性能和瞬态光电流均明显优于CdS/TiO_2纳米复合薄膜。凭借优异的光电性能,TiO_2-ZnO分级结构在太阳电池光阳极材料中具有很好的应用前景。     

水热法制备ZnO纳米棒阵列及其表征

采用两步低温水热法在Si片衬底上制备形貌规整的ZnO纳米棒阵列,纳米棒长度约为5μm.利用扫描电镜(SEM)、PL光谱测试对ZnO纳米棒的微观表面形貌和光学特性进行表征分析.探究制备过程中两次水热的生长液浓度对ZnO纳米棒形貌的影响,通过表征对比获得最优的生长液浓度范围.实验首先利用提拉退火等工序在衬底上获得ZnO的晶种层,再经过两次水热反应制备出分布均匀、有序生长、取向一致的较为理想的纳米棒阵列.     

先驱物物质的量浓度对ZnO纳米棒阵列形貌及光学性能的影响

采用溶胶凝胶法在石英衬底上沉积ZnO纳米薄膜作为籽晶层,通过水热法在ZnO籽晶层上生长ZnO纳米棒阵列.结果表明:当先驱物物质的量浓度较低时,ZnO纳米棒方向性较弱;当先驱物物质的量浓度较高时,ZnO纳米棒呈现规则的方向性.ZnO纳米棒在390nm附近出现高强度的紫外发光,且发光强度随先驱物物质的量浓度的增大而增强.     

量子点敏化太阳能电池ZnO光阳极的制备及性能

先用水热法合成ZnO颗粒, 再用溶胶 凝胶法将ZnO颗粒制备成量子点敏化太阳能电池光阳极, 并通过X射线衍射(XRD)、 扫描电子显微镜(SEM)、 透射电子显微镜(TEM)、 紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)和光电流密度 电压曲线分析不同厚度的六方纤锌矿型ZnO光阳极对量子点敏化太阳能电池性能的影响. 结果表明, 增加量子点的吸附面积可使ZnO光阳极的UV-Vis谱吸收带边红移, 进而提升太阳能电池的光电转换效率.     

量子点敏化太阳能电池ZnO光阳极的制备及性能

先用水热法合成ZnO颗粒, 再用溶胶 凝胶法将ZnO颗粒制备成量子点敏化太阳能电池光阳极, 并通过X射线衍射(XRD)、 扫描电子显微镜(SEM)、 透射电子显微镜(TEM)、 紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)和光电流密度 电压曲线分析不同厚度的六方纤锌矿型ZnO光阳极对量子点敏化太阳能电池性能的影响. 结果表明, 增加量子点的吸附面积可使ZnO光阳极的UV-Vis谱吸收带边红移, 进而提升太阳能电池的光电转换效率.     

两种方法制备花状ZnO纳米棒簇比较研究

溶胶-凝胶法和水热法制备花状ZnO纳米棒簇,通过X射线衍射仪(XRD)、环境扫描电镜(ESEM)结合能谱仪(EDAX)、透射电子显微镜(TEM)、荧光光谱(PL)法对产物分析,并比较两种方法差异.得出如下结论:(1)两种均得到六方纤锌矿结构的ZnO纳米晶簇,晶型完整,粒径约300nm~500nm、长约0.5~3μm;XRD分析显示,ZnO晶体在[0002]晶面有强烈峰,表明其具有C轴最大生长速率和[0002]晶面最优生长习性.(2)不同之处:溶胶法晶粒末端呈锥形,而水热法呈正六边形;前者可用竹笋生长机理模型解释,而后者是从外到内逐层包覆生长机理模型.两种方法荧光光谱略有差异,水热法光谱红移更为显著.在370nm光激发后,两种方法获得材料均出现3个特征峰:凝胶法在424nm出现相对强而窄的紫带,而水热法在460nm出现蓝带峰.它们分别在587、590nm处呈相对弱而宽的黄绿带发射峰,在468、508nm附近也观察到弱的青蓝光发射.其中587、590nm是纳米ZnO的一个特征激发峰,与ZnO晶格中O空位Zn填隙离子有关,这是ZnO光致发光效应的一个重要依据.     

Co掺杂对ZnO纳米棒阵列的结构和性质的影响

通过70℃水热反应制备高密度排列的Zn1-xCoxO(x=0.05,0.10和0.15,统记为ZnCoO)纳米棒阵列,用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线光电子能谱(XPS)和光致发光光谱(PL)进行表征.结果表明:Co2+替代Zn2+掺入了ZnO的晶格中,纳米棒沿[0001]方向垂直生长在含ZnO种子层的玻璃上,纳米棒平均直径约为150nm,长4.5μm.ZnO种子层和Co掺杂在ZnCoO纳米棒成核和择优生长中起着重要作用.PL光谱是由宽紫外光带(UV)和可见光(VL)构成.ZnCoO纳米棒阵列UV峰位与纯ZnO的相比发生了蓝移.随着Co含量的增加,UV峰明显宽化并发生红移.文中对紫外峰的宽化和红移起因以及ZnCoO阵列的形成机制进行了讨论.     

图形化ZnO纳米杆的生长与表征

为了得到具有较好紫外发射特性的ZnO纳米杆阵列,以氢气腐蚀过的GaN薄膜为衬底,在较低的温度(105°C)下采用水浴法制备图形化ZnO纳米杆阵列。对制备的样品进行结构和形貌表征,并通过对比实验研究氢气腐蚀处理的影响。结果表明,氢气腐蚀过的GaN薄膜衬底,有利于形成致密、均匀、定向排列的ZnO六边形图案,符合螺旋位错驱使的生长机制。     

CdTe包覆TiO2纳米棒壳核结构有序阵列与P3HT杂化太阳电池研究

采用水热法在含氟二氧化锡导电玻璃(FTO)上制备了有序的金红石型TiO2纳米棒阵列,在TiO2纳米棒阵列上电沉积CdTe纳米晶构成了CdTe包覆TiO2壳核式纳米棒阵列(CdTe/TiO2),然后将聚3-己基噻吩(P3HT)的氯苯溶液旋涂到CdTe/TiO2壳核式纳米棒阵列上构成P3HT包覆CdTe/TiO2壳核式纳米棒阵列的复合结构(P3HT/CdTe/TiO2),在P3HT/CdTe/TiO2壳核式纳米棒阵列复合结构上使用离子溅射法喷镀Au膜构制Au-P3HT/CdTe/TiO2结构的杂化太阳电池,实验测得以Au-P3HT/CdTe/TiO2结构组装的杂化太阳电池的能量转换效率为0.91%。     

ZnO陷光结构材料的制备及其太阳能电池性能的研究

采用一步低温水溶液法在未制绒的单晶硅材料表面制备ZnO纳米棒阵列陷光结构材料,通过调控生长温度,对纳米棒阵列参数进行调控.利用扫描电子显微镜对不同条件下制备的ZnO纳米棒阵列材料的形貌进行表征,探究生长温度对阵列参数的影响.采用X射线衍射仪、荧光分光光度计、紫外-可见-近红外光谱仪对ZnO纳米棒阵列的晶体结构及光学特性进行分析.结果表明:低温水溶液法制备的ZnO纳米棒阵列结构具有较好的晶体品质、较高的透过率及较好的陷光效果.与2种材料(未制绒的裸硅片、仅有SiN_x减反射层的硅片)的表面相比,陷光结构硅的表面反射率有较大幅度的降低.将该陷光结构材料应用于未制绒且镀有SiN_x减反射层的单晶硅太阳能电池,与裸硅表面材料的太阳能电池相比,该电池的短路电流密度及转换效率分别提高了30.19%和33.87%.该陷光结构材料具有较好的陷光效果,且易于通过调控生长条件对其陷光效果进行优化.     

一种纳米氧化锌的光催化性能研究

采用水热法制备出具有高比表面积的多层笼状结构的纳米氧化锌.通过XRD,SEM,EDS,TG-DTA,N2吸附等方法对产物的结构、组成、以及形貌进行了表征.以染料甲基橙的光催化降解为模型评价了所得不同形貌的ZnO的光催化活性.结果表明,所得的多层笼状ZnO纳米材料在高压汞灯照射下表现出良好的光催化性能,且多层笼状ZnO的光催化活性优于微米棒.该方法不仅具有工艺简单、绿色环保,且无需引入表面活性剂,便于大规模生产等优点.     

一种水热生长的ZnO纳米线特性研究

水热生长ZnO纳米线一般分为两步,制备合适的衬底并生长纳米线.系统介绍了ZnO籽晶衬底以及无籽晶衬底制备过程,并讨论制备过程各步骤的功能.深入研究硝酸锌和六次甲基四胺混合液生长纳米线的反应过程,分别调节溶液浓度、水浴反应温度、PH值以及聚乙稀亚胺质量寻求最佳的生长条件.室温下ZnO纳米线的光致发光谱表明,存在紫外,蓝光和绿光发射峰.最后对水热法掺杂纳米线进行了介绍,掺杂材料和掺杂浓度决定纳米线的发光特性以及磁性.     

两步水浴法制备ZnO纳米棒阵列的研究

通过预加热处理完成了氧化锌（ZnO）种子层的制备,在种子层退火之后利用水浴法生长制备了排列有序的ZnO纳米棒阵列.采用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）和光致发光光谱（PL）分析了ZnO纳米棒阵列的表面形貌、结构和光学性质,考察了预处理温度和水洗时间对产物性能的影响.结果表明：预处理温度较低时无法形成ZnO种子层;制备的ZnO纳米棒阵列是纤锌矿结构;随着水浴时间的延长,ZnO纳米棒的长度逐渐增加.     

Fabrication of TiO2 nanoparticles/nanorod composite arrays via a two-step method for efficient dye-sensitized solar cells

Ti O2nanoparticles/nanorod composite arrays were prepared on the F-doped tin oxide(FTO)substrate through a two-step method of hydrothermal and d.c.magnetron sputtering.The microstructure and optical properties of the samples were characterized respectively by means of X-ray diffraction(XRD),field-emission scanning electron microscopy(FESEM)and UV–vis spectrometer.The results showed that the Ti O2composite nanorod arrays possess the nature of high surface area for more dye molecule absorption and the strong light scattering effects.The dye sensitized solar cells(DSSCs)based on Ti O2composite nanorod arrays exhibited a 80%improvement in the overall energy conversion efficiency compared with the pure Ti O2nanorod arrays photoanode.