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ZnSe量子点敏化TiO2薄膜制备及其光电特性研究 ZnSe量子点敏化TiO2薄膜制备及其光电特性研究 ZnSe 量子点敏化TiO2薄膜制备及其光电特性研究 摘要：采用溶胶-凝胶法，以钛酸丁酯为钛源，以硝酸镧作为掺杂剂，以聚乙二醇 (PEG)为模板剂，制备介孔镧掺杂TiO2薄膜。ZnSe 量子点敏化后介孔nano-TiO2薄膜表面已被颗粒更小的ZnSe 量子点所取代，敏化后复合薄膜的表面变得更加致密，大大改善了实验对量子点吸附量的调控。ZnSe 量子点与介孔nano-TiO2形成了稳定的复合光阳极薄膜材料。在敏化后nano-TiO2薄膜光电特性有显著提高，突出展示了ZnSe 量子点对介孔掺镧nano-TiO2薄膜的敏化作用。 关键词:ZnSe 量子点；纳米TiO 2，；量子点敏化薄膜；表面光伏技术 近年来，世界经济在飞速发展的同时，地球资源也在不断减少。传统能源如煤，石油，天然气等不可再生资源也由于人类的过度开采而逐渐枯竭。并且，人类在使用的过程中，会对自然造成非常恶劣的影响，我国现在雾霾现象严重便与其紧密相关。所以如今开发可再生无污染能源便成为了全世界的共同理想，现如今太阳能、风能、生物能，潮汐能等是解决当今能源危机的重要方式。据相关数据表明，只要在占地球表面积0.1%的区域安置光电转化效率为10%的光电池，就完全能满足当今世界的能源需求。同时用太阳能方式获取能源的方式对环境污染极小。产生的二氧化碳量也仅为26L/（kW ·h ）因此已经成为了最受期待的新一代能源。 太阳能电池是利用光电转换将太阳能转化为光能的一项重要装置。有许多专家尝试使用单晶硅进行太阳能电池研发，单晶硅电池也成为了最高转化率可达25%的光电池，但是该电池制作成本过高，不适宜大范围使用。 而量子点敏化光电池其基础建立在燃料敏化太阳电池上而发展的光电池，敏化剂由无机窄禁带的纳米晶半导体量子点，其通常由II-VI 、III-V 族元素构成。量子点具有作为捕获剂的许多长处：1. 其拥有相当大的消光系数，能吸收数量极多的光子。2. 量子点具有量子效应的尺寸效应，所以我们可以通过改变制作方法来控制量子点的大小，从而控制能级结构， 使其吸收可见光的能力更加优良。3. 该电池具有多重激子效应，即吸收一个光子可以产生2个电子，此效应能够大大提高光电转化效率。因此量子点敏化太阳能电池具有光明的发展前景。 2.1样品制备 2.1.1 制备介孔掺镧nano-TiO 2薄膜 本文采用溶胶-凝胶法，以钛酸丁酯为钛源，以硝酸镧作为掺杂剂，以聚乙二醇(PEG)为模板剂，制备介孔镧掺杂TiO 2薄膜。主要步骤如下： 首先取一定量无水乙醇倒入烧杯，倒入适量聚乙二醇，搅拌至完全溶解；量取钛酸丁酯，搅拌混合均匀。再将硝酸镧溶解在去离子水中，缓慢滴加到烧杯中；滴加结束后继续搅拌1～2h ，保持40℃恒定；室温下陈化7天。并在100℃下干燥24h 、在500℃煅烧3h ，最后研磨。 接着是介孔掺镧nano-TiO2浆料的配制:先取一定量乙基纤维素溶于无水乙醇中，超声分散和磁力搅拌至乙基纤维素完全溶解；随后加入适量介孔掺镧nano-TiO2粉末和α-松油醇，超声处理。搅拌直至浆料粘稠度合适为止。 最后是介孔掺镧nano-TiO2薄膜制作，本实验采用浆料旋涂法制作光阳极薄膜。将清洗后的FTO(SnO2:F)导电玻璃置于旋涂机工作台上并固定，滴加适量介孔掺镧nano-TiO2浆料, 设置合适的转速和时间，得到一层均匀的介孔掺镧nano-TiO2浆料层, 再将其500℃热处理0.5h 。重复上述方法制备下一层薄膜。本文采用的刮涂层数为3层。 2.1.2 制备ZnSe 量子点 首先是硒前体与Zn 前驱体的制备：将去离子水装于锥形瓶，通入N2搅拌，一段时间后加入适量NaBH4，称量硒粉并倒入锥形瓶，搅拌。取另一烧杯配制ZnCl2溶液再加入适量半胱氨酸，搅拌至澄清，超声波粉碎。将2mol/LNaOH溶液，滴加到其中，调整液体PH=11。通氮气30min ； 然后将配制好的Zn 前体和Se 前体依次倒入四孔烧瓶中，通入氮气。一段时间后再将丙酮倒入四孔烧瓶，搅拌4h 。弃去上清液，剩余物质倒入离心管。同时以无水乙醇:去离子水 ＝3:1的比例配制洗涤液。也将其倒入离心管；将离心机转速调至4000r/min，时间设为10min 。离心完后，扔掉上清液，再重复两次。 最后，向离心管中加无水乙醇溶解量子点，温度设为60℃，烘干两天。 2.1.3 ZnSe 量子点敏化nano-TiO 2薄膜的制备 本文采用DA 法制备量子点敏化薄膜:将上述介孔掺镧na