铜锌锡硫薄膜及其太阳能电池的研究进展

本文阐述了铜锌锡硫薄膜太阳能电池结构和性能特点,介绍了目前实验室研究过程中铜锌锡硫薄膜的制备方法,最后指出制备工艺中存在的问题和今后研究发展方向。     

烧结氛围对铜锌锡硫硒薄膜性质的影响

Cu_2ZnSn(S,Se)_4薄膜太阳能电池吸收层的质量,受薄膜的烧结氛围影响,进而影响其电池器件的性能。利用溶液法,分别在氮气和空气两种氛围下制备Cu_2ZnSn(S,Se)_4吸收层薄膜,系统地研究烧结氛围对Cu_2ZnSn(S,Se)_4薄膜性质的影响。首先,采用甲胺水溶液和硫代乙醇酸的混合溶液为溶剂,依次溶解S、Sn、Zn和Cu单质,配制Cu_2ZnSnS_4前驱体溶液;然后,通过旋涂/烧结的方法,分别在氮气气氛和空气中制得Cu_2ZnSnS_4预制薄膜,进一步对预制薄膜进行高温硒化处理,得到两种氛围的Cu_2ZnSn(S,Se)_4薄膜;最后,经过XRD、Raman、SEM、C-AFM和I-V特性曲线等测试表征。结果发现:氮气气氛的Cu_2ZnSn(S,Se)_4薄膜晶粒尺寸较大、表面形貌更均匀、结晶性和导电率较高,薄膜质量相对更佳,说明氮气氛围更有利于制备适合于高性能电池器件的Cu_2ZnSn(S,Se)_4吸收层薄膜。     

界面反应法制备Ag@AgCl纳米棒及其光催化性能研究

采用界面反应法合成了一种表面负载Ag纳米颗粒的Ag@AgCl纳米棒复合物。通过IR、XRD、SEM、TEM、XPS等手段对所制备材料进行表征。结果表明,采用界面法可以在常温、常压下将纳米颗粒负载在Ag纳米棒上。对所制备材料的光催化性能进行研究,由测试结果可知,该纳米复合材料在可见光下催化亚甲基蓝（MB）的活性要明显优于二氧化钛（P-25）,且光照15 min后MB的降解可达96%。研究结果将为银/卤化银体系材料的开发及在可见光光催化领域的应用提供新的思路。     

铂铬共掺杂纳米TiO2薄膜的制备及其光催化性能

采用溶胶-凝胶法制备了铂铬共掺杂纳米TiO2薄膜,并用AFM、XRD、UV-Vis等对薄膜进行了表征.实验结果表明,铂铬共掺杂TiO2薄膜粒径约为32 nm;厚度为290 nm左右时,薄膜对亚甲基蓝的降解率在2.5 h达到95%左右;共掺体系的最佳掺杂量为n(Cr)∶n(TiO2)=0.4%, n(Pt)∶n(TiO2)=0.03%, 此时TiO2薄膜对亚甲基蓝有良好的降解效果,优于同等条件下制备的纯TiO2薄膜和铂、铬单掺杂TiO2薄膜.     

碳纤维负载TiO2纳米管的制备及其光催化性能

通过水热法在碳纤维表面负载TiO_2纳米棒,再对其进行碱处理得到TiO_2纳米管在碳纤维表面均匀分布。利用场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱和X射线衍射光谱对复合材料进行表征,并对其光催化性能进行测定。实验结果表明:制备得到的TiO_2纳米管为锐钛矿型,其外径、内径和管壁厚度分别约为8.6,5.1和1.8 nm,碳纤维表面负载的TiO_2纳米管层厚度为9.3μm。该复合材料对亚甲基蓝具有较好的光催化效果和稳定性。     

负载高岭土的ZnO的制备及其光催化性能研究

以Zn（NO3）2·6H2O、C2H2O4和高岭土为原料,采用直接沉淀法合成了负载高岭土的ZnO粉体,并对其进行了X射线粉末衍射（ XRD）表征。以亚甲基蓝为目标物,研究了催化剂的用量、高岭土的负载量、煅烧温度以及亚甲基蓝的初始浓度对其光催化性能的影响。结果表明,煅烧温度为300℃、高岭土负载量为30%的ZnO光催化活性最好,在催化剂加入量为0.5 g/L,800W氙灯光照60 min的条件下,可使初始浓度为10 mg/L的亚甲基蓝脱色率达98%以上。且重复使用5次后脱色率仍在80%以上,表明所制备的复合光催化剂具有较好的催化性能和稳定性。     

纳米Cu2O及其复合物的制备及光催化性能研究

采用化学沉积法制备Cu2O粉体,并且制备了TiO2-Cu2O复合粉体。以制备的纳米Cu2O为光催化剂,对亚甲基蓝溶液进行光催化氧化降解。通过紫外一可见分光光度计考察了H2O2的加入量、亚甲基蓝的初始浓度及复合样品对降解性能的影响。结果表明,当H202的用量在5mL／30mL,亚甲基蓝的初始浓度为10mg／L时降解效果最好;复合粉体的催化效率远高于Cu2O的光催化效率。     

铂铬共掺杂纳米TiO2薄膜的制备及其光催化性能

采用溶胶 凝胶法制备了铂铬共掺杂纳米TiO2薄膜,并用AFM、XRD、UV Vis等对薄膜进行了表征。实验结果表明,铂铬共掺杂TiO2薄膜粒径约为32 nm;厚度为290 nm左右时,薄膜对亚甲基蓝的降解率在2.5 h达到95％左右;共掺体系的最佳掺杂量为n(Cr)∶n(TiO2)=0.4%, n(Pt)∶n(TiO2)=0.03%, 此时TiO2薄膜对亚甲基蓝有良好的降解效果,优于同等条件下制备的纯TiO2薄膜和铂、铬单掺杂TiO2薄膜。     

Ca2Fe2O5的制备及其光催化性能'

采用共沉淀法制备Ca2Fe2O5光催化剂,通过X射线粉末衍射、透射电子显微镜和紫外可见分光光度计对样品进行了表征,并以亚甲基蓝为目标污染物,研究Ca2Fe2O5在不同条件下对亚甲基蓝的光催化氧化活性.结果表明:Ca2Fe2O5在250～350nm和400～600 nm范围对光均有很好的吸收;在实验条件下,Ca2Fe2O5具有一定的光催化氧化活性,在150 min左右亚甲基蓝的分解率可以达到94%;焙烧温度和制备方法对催化剂的光催化活性影响很大,而催化荆用量对催化剂的光催化活性没有显著影响.     

开口空心球ZnS的制备、表征及其光催化活性的研究

非均相回流技术制备开口空心球ZnS,并对所得样品进行XRD、TEM表征和光催化性能研究。考察了催化剂用量、亚甲基蓝的初始浓度对降解效率的影响。结果表明,催化剂的加入量为80mg,亚甲基蓝的初始浓度为5mg/L时的降解效果相对较好,平均降解率达到83%。     

Cu_2ZnSnS_4粉体材料的制备及其性能研究

采用固相反应法制备了Cu2ZnSnS4(CZTS)粉体材料,利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对样品的形貌和晶体结构进行了表征,采用紫外-可见-近红外分光光度计对样品的光学性能进行了测试,研究了热处理温度对CZTS样品的晶体结构、光吸收系数和禁带宽度等性能的影响关系.研究结果表明:使用固相反应法在热处理温度高于500℃时,得到的CZTS粉体材料结构为典型的锌黄锡矿晶体结构,其禁带宽度为1.45eV,SEM照片显示样品粒径为50μm的粉体.该材料可以用来压制CZTS靶材,可以用在CZTS薄膜材料的制备领域.     

可见光响应氮-磷共掺杂TiP2纳米管制备及光催化性能

采用水热-浸渍两步法合成了一系列N—P／TiO2纳米管光催化剂，采用X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、X射线光电子能谱（XPS）和紫外-可见漫反射吸收光谱（UV—vis）等测试手段对其结构进行了表征．结果表明，300℃焙烧后的N-P／TiO2纳米管为锐钛矿相，氮和磷高度分散进入TiO2中．P和N掺杂含量分别为0．99％和0．56%．与纯TiO2纳米管相比，N—P／TiO2纳米管在可见光区的有较大的吸收，光吸收阈值产生红移．氮磷共掺杂可以明显提高TiO2纳米管的对甲基橙的光催化活性，其原因在于氮阴离子以N—Ti—O的结构进入TiO2，磷替换TiO2部份Ti^4＋，从而降低了电子和空穴复合几率．     

液相回流法制备Cu_2ZnSnS_4粉末及其性能研究

分别以三乙烯四胺、乙二醇、三乙醇胺和N,N-二甲基甲酰胺4种还原性溶剂作为液相回流法的反应溶剂,以化学纯金属氯化物和沉降硫为原材料,尝试制备Cu2ZnSnS4(CZTS)粉末。采用XRD和Ranman光谱对所得产物的晶体结构和物相进行表征,采用SEM、EDS、UV-vis对所得产物的微观形貌、化学成分、光学性能进行表征。研究了反应温度和反应时间对CZTS粉末结晶质量、元素配比、表面形貌和光学性能等的影响。结果表明,当使用三乙烯四胺作为反应溶剂时,可得到纯相纤维锌矿结构的CZTS粉末。     

Preparation,Characterization and Solar Photocatalytic Activity of P-YFeO_3-N-TiO_2 Nanojunctions

1 Results YFeO3-TiO2 composite photocatalysts with p-n heterojunction have been prepared by physical amalgamation.The physical and photophysical properties of the composites were characterized by XRD,TEM,UV-vis/DRS,XPS.Effects of calcination temperature and constitute content on structure and surface characterization were also investigated.Results show that the presence of p-n junction not only has visible light harvesting but potential force for hole-electron pair separation.A preliminary investigation...     

新型Ag2WO4光催化剂的合成及其催化性能研究

采用水热合成法,以硝酸银和钨酸钠为起始原料,成功制备了Ag2WO4光催化剂。借助X射线衍射（XRD）、紫外光谱（uV—Vis）等测试技术对样品相组成和吸收特性进行表征。同时考察了Ag2WO4光催化剂对甲基橙溶液的光催化降解活性,研究了光照时间对甲基橙溶液降解率的影响。XRD分析结果表明,所得样品为单聚体的Ag2WO4,属于四方晶系,空间群为Pn2n,且样品的纯度较高。吸收光谱表明在200nm～400nm波长范围内有较强的吸收。A勘WO。对甲基橙溶液具有较好的光催化活性,且光源对活性影响显著。     

Co2+掺杂TiO2-SiO2的制备及其光催化活性

用自组装技术合成了Co2 掺杂的TiO2-SiO2粒子并讨论了其光催化活性.以TiCl4为原料用溶胶-凝胶方法合成TiO2溶胶,样品经SEM,EDS,XRD等进行了表征.实验结果表明:经500 ℃煅烧Co2 掺杂的TiO2-SiO2为锐钛矿型结构,SiO2粒子表面的纳米TiO2具有较好的均匀性和致密性;TiO2的含量随覆盖层的增加而增多;适量Co2 的掺杂可提高TiO2-SiO2的光催化性能.     

具有可见光催化活性的含氮TiO2的制备及表征

以钛酸丁酯为钛源,尿素为氮源,采用水解法制得白色前驱物,450℃焙烧得到黄色掺氮TiO2粉末.采用XRD、元素分析、BET测定、UV-Vis和XPS对催化剂进行了表征.所制得含氮TiO2为锐钛矿相结构,晶粒大小为12.8 nm,比表面积为70.8 m2/g,N质量分数为0.32%.UV-Vis和XPS测试结果表明,N掺杂能使TiO2的吸收带边红移至400～550 nm的可见光区,N以Ti-N键的形式存在于TiO2品格中.以氙灯为光源模拟太阳光降解亚甲基蓝,对催化剂的可见光催化活性进行了测试,结果表明,制得的含氮TiO2具有较高的可见光催化活性,亚甲基蓝的降解率达93.7%.     

铜、锌超氧化物歧化酶模拟化合物的合成、表征与活性研究

利用苹果酸、酒石酸分别与碱式碳酸铜(碳酸锌)反应合成了4种超氧化物歧化酶的模型化合物,进行了红外、紫外谱图的表征,利用邻苯三酚自氧化法检测了活性.活性数据表明,以酒石酸为配体的配合物具有抑制O2·-的活性,其数据分别为2.52与2.21.     

可见光响应的Ag3VO4/TiO2制备及其催化活性的研究

采用微波辅助溶胶-凝胶方法制备了对可见光响应的Ag₃VO₄/TiO₂纳米光催化剂,并对制备的样品进行XRD、UV-Vis DRS、N₂吸附-脱附、SEM等表征。结果表明,Ag₃VO₄掺杂量的不同,对光催化降解效果有不同的影响。Ag₃VO₄掺杂量为1 %时,Ag₃VO₄/TiO₂复合光催化剂具有较强的催化性能,而随着Ag₃VO₄掺杂量的增加,催化剂的活性逐渐降低。用500 ℃煅烧的掺杂量为1 %的Ag₃VO₄/TiO₂复合光催化剂降解罗丹明B,4 h后降解率可以达到80 %。     

一个新的有机光敏剂的合成、表征及其敏化纳米TiO_2光解水析氢性能研究

以三苯胺和苯乙酮为原料,设计合成了一个新的具有D-π-A结构的有机光敏剂(E)-2-氰基-2-((Z)-5-(4-(二苯基氨基)亚苄基)-4-苯基噻唑-2(5H)-亚基)乙酸乙酯(TPAD),并通过核磁1 HNMR,13 CNMR,IR,UV-Vis,XRD和SEM等手段对目标化合物的结构和性质进行表征.制备了复合光催化剂TPAD/Pt(w=0.5%)TiO_2,构建了以TPAD/Pt(w=0.5%)/TiO_2为光催化剂,三乙胺为牺牲剂的产氢体系,系统研究了三乙胺的体积分数、乙腈与水的比例及溶液的pH值等因素对目标光催化剂析氢活性的影响.结果表明:在可见光照射下,当三乙胺的体积分数浓度为5%,pH值为10,乙腈/水的体积比为1∶1时,经3h光照后,体系的析氢量达最大值370μmol,平均析氢速率达25 933.3μmol·h-1·g-1.