基于太阳能电池的TiO_2纳米材料的制备

【摘要】： 本论文首先采用溶胶-水热法制备了锐钛矿二氧化钛(TiO_2)纳米颗粒,通过对前驱体溶液组分及pH值、水热温度和时间的控制,调节纳米颗粒的晶体结构和尺寸。在此基础上,以制备出的锐钛矿TiO_2纳米颗粒作为钛源,在碱性条件下水热生长TiO_2纳米线和纳米带。 在制备出尺寸可调节的锐钛矿TiO_2纳米颗粒后,分别采用了两种不同的方法制备TiO_2纳米晶薄膜:方法一是利用聚乙二醇(PEG)作为模板剂,在薄膜的形成过程中起着结构导向的作用,在ITO玻璃上甩膜后进行高温处理除去PEG,从而形成具有孔隙结构的TiO_2纳米晶薄膜;方法二是利用已制备的TiO_2纳米颗粒作为模板剂,在ITO玻璃上甩膜后放入反应釜中进行水热处理,在水蒸气的环境下完成薄膜的结晶,进而形成具有孔隙结构的TiO_2纳米晶薄膜。 论文的最后一部分对金纳米颗粒的光敏化作用进行了研究。通过离子溅射法,制备了Au/TiO_2复合薄膜。实验中,通过改变蒸金时间研究其光吸收特性。从Au/TiO_2复合薄膜的UV-vis吸收谱,可观察到由于金纳米颗粒的表面等离子共振引起的在可见光区的吸收峰,这表明金纳米颗粒使复合薄膜的吸收光谱得到了拓展,表明了金属纳米结构光敏化在太阳能电池上具有潜在的应用价值。 【关键词】：二氧化钛 纳米晶薄膜 水热法 金敏化
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TB383.1
【目录】：

• 内容提要5-8
• 第1章 绪论8-16
• 1.1 引言8-9
• 1.2 太阳能电池的分类9-10
• 1.2.1 按照材料分类9-10
• 1.2.2 按照光电转换机理分类10
• 1.3 二氧化钛在太阳能电池上的应用10-14
• 1.3.1 TiO_2 的晶体结构11-12
• 1.3.2 TiO_2 在太阳能电池上的应用12-14
• 1.4 选题的意义与主要工作14-16
• 第2章 TIO_2纳米颗粒的制备16-34
• 2.1 TIO_2 纳米颗粒的制备方法16-17
• 2.2 溶胶－水热法制备TIO_2 纳米颗粒17-26
• 2.2.1 TiO_2 纳米颗粒的制备过程18
• 2.2.2 不同制备条件对TiO_2 纳米颗粒晶相、尺寸的影响18-26
• 2.3 一维TIO_2 纳米结构（纳米线、纳米带）的制备26-32
• 2.3.1 一维TiO_2 纳米结构的制备方法27-28
• 2.3.2 水热法制备一维TiO_2 纳米结构的原理28
• 2.3.3 TiO_2 纳米线与纳米带的制备28-32
• 2.3.4 TiO_2 纳米线与纳米带的形成原理32
• 2.4 本章小结32-34
• 第3章 TIO_2纳米晶薄膜的制备34-48
• 3.1 TIO_2 纳米晶薄膜的制备方法35-36
• 3.2 以PEG 为模板剂制备TIO_2 纳米晶薄膜36-42
• 3.2.1 TiO_2 纳米晶薄膜的制备36
• 3.2.2 不同制备条件对TiO_2 纳米晶薄膜的影响36-39
• 3.2.3 TiO_2 纳米晶薄膜的紫外－可见吸收特性39-42
• 3.3 水热法制备TIO_2 纳米晶薄膜42-47
• 3.3.1 TiO_2 纳米晶薄膜的制备原理43
• 3.3.2 薄膜的结晶度、形貌和光吸收43-46
• 3.3.3 不同水热温度下制备TiO_2 薄膜46-47
• 3.4 本章小结47-48
• 第4章 金纳米颗粒光敏化的研究48-56
• 4.1 金纳米颗粒的等离子体共振48-49
• 4.2 AU /TIO_2 复合薄膜的光吸收特性49-55
• 4.2.1 金属纳米颗粒在太阳能电池上的应用50-51
• 4.2.2 Au/TiO_2（模板剂法制备）复合薄膜的光吸收特性51-54
• 4.2.3 Au/TiO_2（水热法制备）复合薄膜的光吸收特性54-55
• 4.3 本章小结55-56
• 第5章 总结与展望56-58
• 参考文献58-65
• 致谢65-66
• 摘要66-68
• ABSTRACT68-69

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