无镉ZnO缓冲层的柔性CZTSSe太阳电池

针对铜锌锡硫硒（CZTSSe）薄膜太阳电池中CdS缓冲层带隙较小造成光损耗和Cd元素的毒性问题,提出无镉环保型CZTSSe太阳电池,分别采用溅射法和旋涂法来制备ZnO薄膜以替代CdS缓冲层.薄膜形貌表征及器件性能测试表明,相比旋涂法,溅射法制备的ZnO的薄膜质量及其CZTSSe器件性能明显更好,器件的光电转换效率（PCE）从1.0%提升到4.5%.同时,相比于CdS（E_g=2.4 eV）, ZnO具有更大的带隙（E_g=3.3 eV）,去除CdS膜层后,薄膜和器件在蓝光区具有更高的透光率和更好的光吸收.该设计为制备柔性CZTSSe太阳电池提供了一种新策略.     

CdS薄膜/p-Si异质结的制备及其光伏性能研究

采用喷雾热解法在p型单晶硅(Si)上制备了硫化镉(CdS)薄膜,分支结构的金属Au作为正电极、金属铟作为背电极构成CdS薄膜/Si异质结光电器件.采用X-射线衍射(XRD)和原子力显微镜(AFM)对样品的晶体微结构及表面形貌进行表征,并通过紫外可见光谱研究CdS薄膜的光学吸收性能.最后,通过数字源表Keithley2400和高精度数字电桥TH2828测试异质结器件在不同光照强度(10、20、30、75、100、150 mW?cm^-2)下的伏安特性、光电导率和交流阻抗.     

旋涂辅助连续离子反应法制备CdS纳米晶及其光电性能

为了解决CdS传统制备工艺中连续离子吸附反应(SILAR)法存在的产物颗粒小、敏化层厚度不易提高的问题,将传统SILAR法中的浸泡吸附工艺改为旋涂工艺,采用全新的旋涂辅助连续离子反应法(S-SILR)制备CdS纳米晶颗粒,同时将新旧两种方法制备的CdS纳米晶分别沉积到ZnO纳米棒有序阵列中进行对比研究,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、紫外-可见吸收光谱(UV-vis)、瞬态光电流等分析手段对产品形貌、结构、光吸收性能和光电转换性能进行了表征和测试。结果表明,利用S-SILR法制备CdS纳米晶光敏层更容易形成对ZnO纳米有序阵列的完全包覆;与传统的浸泡吸附法相比,改进后的旋涂法所得ZnO/CdS复合薄膜在可见光区的光吸收和光电转换性能更加优异。CdS沉积方法的改进对提高太阳电池制备工艺的可操作性及其光电转换性能有一定的指导意义。     

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。     

ZnO/Cu2O异质结的制备及其光电性能研究

通过两步法制备了由ZnO纳米棒阵列和Cu2O薄膜组成的异质结。首先利用低温湿化学法在掺氟的SnO2导电玻璃(比较FTO)上生长ZnO纳米棒阵列,然后在ZnO纳米棒阵列上通过水热法继续生长Cu2O薄膜,形成ZnO/Cu2O异质结。通过扫描电子显微镜和X射线衍射仪的表征结果得知,ZnO纳米棒阵列具有很好的c轴取向性,其长度为1μm;而Cu2O薄膜的厚度为1.5μm,其(111)面优先沿ZnO的(002)面外延生长。与ZnO纳米棒阵列相比,ZnO/Cu2O异质结在可见光范围内吸收强度明显增强。在模拟太阳光照射下(AM 1.5,100mW/cm2),由ZnO/Cu2O异质结构成的太阳能电池器件的开路电压为0.36V,短路电流密度为7.8mA/cm2,对应的填充因子为31%,光电转换效率为0.86%。     

海胆状Ag/g-C_3N_4/ZnO三元复合高效光催化材料的制备

通过简单的二步水热法制备了一种具有良好光催化特性的海胆状Ag/g-C_3N_4/ZnO三元复合光催化材料,通过SEM,TEM,XRD,XPS和UV-Vis DRS等表征方法对材料进行了表征。SEM和TEM结果表明,该材料是以螺旋杆状ZnO纳米棒自组装而成的海胆状ZnO为基体的三元复合物。XPS分析表明,在Ag,g-C_3N_4与ZnO之间形成了双异质结结构。UV-Vis DRS测试表明,所得复合材料与纯海胆状ZnO相比,其吸收带边发生了较大的红移,对可见光吸收增强。氙灯照射下光催化实验结果表明,该材料相较于纯海胆状ZnO,光催化性能显著提高,效率达到97%。最后探究了Ag/g-C_3N_4/ZnO特殊的形貌结构、纳米Ag的局域表面等离子共振效应(LSPR)及g-C_3N_4与ZnO异质结的形成等因素对光催化性能的影响。     

硅衬底对纳米ZnO/p-Si异质结酒精敏感性能的影响

采用射频磁控溅射的方法在不同电阻率的p型硅衬底上沉积氧化锌薄膜,制备了ZnO/p-Si异质结。通过X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)分析ZnO薄膜的物相结构和表面形貌。研究室温下不同电阻率的硅衬底对ZnO/p-Si异质结电流-电压特性和酒精敏感特性的影响。结果表明:ZnO薄膜结晶情况良好,具有高度的c轴择优取向,表面颗粒分布均匀;ZnO/p-Si异质结酒精敏感性依赖于p-Si衬底,当p-Si衬底的电阻率为10～20Ω.cm时,其气敏性能最强;该异质结在+4.0 V的偏置电压下,对0.024 g/L酒精气体的灵敏度为39.7%。     

不同衬底材料的ZnO／Si异质结I-V及光电特性

采用脉冲激光沉积(PLD)技术和微电子平面工艺,用不同表面掺杂的Si作为衬底制备了ZnO/Si异质结,并且以p-Si(p-)为衬底制备了ZnO(含Mn0.2%)/Si异质结、包含SiC缓冲层的ZnO/SiC/Si和ZnO(含Mn0.2%)/SiC/Si结构,测试了样品的XRD曲线、I-V特性曲线和P-E(光电响应)特性曲线.结果发现ZnO/n-Si结有很低的反向暗电流,SiC缓冲层能提高反向击穿电压,ZnO/p-Si(p )异质结能有较强的光电响应,ZnO/n-Si(n-)更适合作为大波段区间的光探测器.还发现波长470,480,490nm处类似于声子伴线的光谱结构.     

不同衬底材料的ZnO/Si异质结Ⅰ-Ⅴ及光电特性

采用脉冲激光沉积(PLD)技术和微电子平面工艺,用不同表面掺杂的Si作为衬底制备了ZnO/Si异质结,并且以p-Si(p-)为衬底制备了ZnO(含Mn 0.2%)/Si异质结、包含SiC缓冲层的ZnO/SiC/Si和ZnO(含Mn 0.2%)/SiC/Si结构,测试了样品的XRD曲线、I-V特性曲线和P-E(光电响应)特性曲线.结果发现ZnO/n-Si结有很低的反向暗电流,SiC缓冲层能提高反向击穿电压,ZnO/p-Si(p+)异质结能有较强的光电响应,ZnO/ n-Si(n-)更适合作为大波段区间的光探测器.还发现波长470,480,490 nm处类似于声子伴线的光谱结构.     

双源真空蒸发制备CdS/CuInSe_2多晶异质结薄膜太阳电池

用双源真空蒸发制备CdS/CuInSe2多晶异质结薄膜太阳电池,并对电池的性能进行测试.在AM1.5,100mW/cm2的碘钨灯下,对1cm2的太阳电池测得其最大转换效率为6.2%.     

低温生长纳米ZnO薄膜的结构

采用气体放电活化反应蒸发技术(GDARE),以玻璃为衬底,在较低的温度下沉积纳米ZnO薄膜,用二次蒸镀法克服薄膜生长饱和问题、有效增加膜厚及改善薄膜质量。讨论了GDARE法低温下沉积纳米ZnO薄膜的生长过程及成膜机理。由原子力显微镜(AFM)和X-射线衍射谱(XRD)分析薄膜表面形貌和晶体结构,研究结果表明,二次蒸镀法沉积的双层纳米ZnO薄膜具有更好的结晶质量及长期稳定性,薄膜沿C轴高度取向生长,内应力较小,晶粒尺寸均匀,平均粒径约35nm,表面粗糙度降低。     

氧压对用PLD法制备的ZnO薄膜的特性影响

通过脉冲激光沉积方法在不同的氧压中制备ZnO 薄膜.用X射线衍射(XRD)谱、原子力显微镜(AFM)及光学透过率谱表征了薄膜的结构和光学特性.XRD谱和AFM显示在生长压力为2Pa时获得了较好的结晶薄膜,随着氧压的提升薄膜表面平整,晶粒均匀.光学透过率谱显示在生长压力为5Pa时有较好的光学特性.     

溅射气压对ZnO薄膜的影响

采用射频磁控溅射的方法,通过改变溅射气压,在玻璃衬底上沉积出具有C轴择优取向的ZnO薄膜。用X射线衍射仪（xRD）、扫描电子显微镜（SEM）和原子力显微镜（AFM）对不同溅射气压下ZnO薄膜的结构、断面和表面形貌进行研究分析。结果表明,随着溅射气压的降低,ZnO薄膜的（002）取向增强,薄膜的厚度增加,沉积速率加快,氧化锌薄膜的沉积速率从4nm／min升高到21nm／min。在溅射压强为2．5Pa时制备的ZnO薄膜粗糙度最小,大小为5．45nm。     

溶胶-凝胶法制备ZnO及Fe掺杂ZnO薄膜及其表征

采用溶胶-凝胶法在玻璃基体上制备了ZnO和Fe掺杂ZnO薄膜,并通过扫描电子显微镜、原子力显微镜、X射线衍射仪和紫外-可见分光光度计对所制备薄膜的表面形貌、结构和光学性能进行分析。结果表明,2种薄膜均表面光滑,为沿(101)晶面取向的纤锌矿结构;与ZnO薄膜相比,Fe掺杂ZnO薄膜表面更光滑,且晶粒尺寸从58.512nm减小到36.460nm;另外,Fe掺杂后,沿(101)晶面的取向程度减弱,且禁带宽度由3.1eV增大到3.4eV。     

球形花状ZnO微-纳分级结构的制备及其光电化学性能

文章采用一种热蒸发的方法在镀有Zn膜的掺F的SnO2(FTO)导电玻璃上制备出球形花状ZnO微-纳米分级结构,利用SEM、XRD、PL等手段对球形微-纳米结构的形貌、成分和发光性能进行了分析。分析结果表明,球形花状六方纤锌矿ZnO微-纳米分级结构具有表面多孔特征,有利于染料的吸收。球形花状ZnO微-纳米结构存在近带边发射的近紫外发光(402nm)和来自于深能级缺陷的可见发光(460nm和500nm)。将所制备的样品作为光阳极组装成染料敏化太阳能电池(DSSC),该电池的转换效率η=0.67%,比以纳米棒、树枝状纳米结构、纳米梳作为光阳极材料的DSSC的转换效率要高,但是整体转换效率不高,这是由于晶体内部较多缺陷引起的。     

正硅酸四乙酯改性活性炭电极材料及其电化学性能测试研究

以正硅酸四乙酯(TEOS)为改性剂,在常温下对竹炭表面处理,并对处理前后的材料进扫描电子显微镜(SEM)、N_2吸脱附、傅立叶转换红外线光谱(FTIR)等结构表征。将改性材料制成电极,以1 mol/L Na_2SO_4为电解液进行循环伏安(CV)、交流阻抗和恒流充放电等测试;其结果显示,在20 mV/s的扫描速率下,经0.50%的TEOS改性的竹炭中制成的电极材料的电化学性能较好。与改性前相比,当电流密度为1 A/g时,比容量达到76.5 F/g,比电容提高了80%。TEOS改性成本较低,简便易行,效果显著。     

水溶液中苯酚电化学聚合膜的耐蚀性研究

应用电化学法从苯酚水溶液中制取聚苯酚膜并对其进行了耐蚀性研究。以304不锈钢为电极,Na₂SO₄为电解质,电化学法处理苯酚水溶液,阳极不锈钢表面覆有膜状反应产物,红外分析证实该产物中含有聚苯酚。采用点蚀电位法评判不同反应条件下形成的聚苯酚膜的耐蚀性能,结果表明在0.1mol/L苯酚与0.1mol/L硫酸钠的混合水溶液中、2.4V槽电压、常温、反应1h后形成的聚苯酚膜的耐蚀性能最好。采用扫描电镜分析不同反应时间下形成的聚苯酚膜,结果表明聚苯酚膜以层状方式生长,形成的片层叠加结构有利于提高聚苯酚膜的耐蚀性。     

Electrocatalytic oxidation of ethanol and ethylene glycol on bimetallic Ni and Ti nanoparticle-modified indium tin oxide electrode in alkaline solution

Bimetallic Ni and Ti nanoparticle-modified indium tin oxide electrode(Ni–TiNPs/ITO) were prepared by a twostep ion implantation method, and their electrocatalytic activity toward the oxidation of ethanol and glycol was evaluated. The ion-implantation method is simple, low-cost and environmental friendly without the use of any binder. The Ni–TiNPs/ITO electrode were characterized by scanning electron microscopy(SEM), atomic force microscopy(AFM) and X-ray photoelectron spectroscopy(XPS). SEM and AFM showed that the nanoparticles on the Ni–TiNPs/ITO electrode had a small range of dispersion(10–20 nm) and high dispersion. Electrochemical performances were measured by cyclic voltammetry(CV) and chronoamperometrics. The Ni–TiNPs/ITO electrode exhibited much higher electrocatalytic activity and stability for ethanol and ethylene glycol oxidation than NiNPs/ITO.