本發(fā)明涉及材料合成方法,具體的是一種CdSZnO核殼納米棒陣列結(jié)構(gòu)的制備方法。
背景技術(shù):
量子點(diǎn)敏化太陽能電池作為第三代太陽能電池,具有生產(chǎn)成本低廉、工藝簡單及穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn),是近年來的研究熱點(diǎn)之一。ZnO作為一種優(yōu)異的無機(jī)半導(dǎo)體材料,成為太陽能電池研究較多的材料,但其禁帶寬度約為3.2eV,僅吸收紫外光,這限制其對(duì)可見光的利用。為進(jìn)一步提高ZnO的光電性能,將CdS、CdSe、PbS和PbSe等納米晶作為敏化劑沉積在ZnO上組裝成光電極,拓寬光吸收范圍,從而改善太陽能電池的光電性能。目前納米晶的制備方法主要有連續(xù)離子層吸附反應(yīng)法、化學(xué)浴沉積法、電化學(xué)沉積法和激光燒蝕法等, 其中電化學(xué)沉積法以其操作工藝簡單、反應(yīng)條件溫和、成本低、沉積速率高以及適合于復(fù)雜基底制膜等優(yōu)點(diǎn),受到研究者們的廣泛關(guān)注。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種CdSZnO核殼納米棒陣列結(jié)構(gòu)的制備方法,提供一種新的合成方法。
本發(fā)明采用的合成方法,包括如下步驟:
稱取 0.74g硝酸鋅、0.35g六次甲基四胺溶解于蒸餾水中,磁力攪拌20min使其混合均勻,取上述澄清溶液倒入反應(yīng)釜中,并將FTO導(dǎo)電玻璃傾斜放入聚四氟乙烯反應(yīng)釜中,于100℃烘 箱中水熱反應(yīng)9h,反應(yīng)結(jié)束后待反應(yīng)釜冷卻至室溫,取出FTO導(dǎo)電玻璃用無水乙醇和蒸餾水分別沖洗4次后,室溫干燥后于380-390℃煅燒20-25min,自然冷卻至室溫即得ZnO納米棒陣列,以ZnO納米棒陣列為工作電極、Pt電極為對(duì)電極,在含有0.63g氯化鎘、0.3g硫粉的二甲亞砜溶液中,控制電流為15mA,于100-105℃下電沉積50s的CdS納米晶,所得樣品依次用二甲亞砜和無水乙醇沖洗2次后,于380-390℃煅燒20-25min,自然冷卻至室溫即得CdS/ZnO核殼納米棒陣列。
本發(fā)明的有益效果是:CdS 納米晶在ZnO納米棒陣列上的沉積,拓寬和加強(qiáng)電池的光吸收能力;且CdS與ZnO形成一種階梯式能級(jí)結(jié)構(gòu),可以有效調(diào)控光生載流子的傳輸,有利于提高電池的光電性能。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合實(shí)例進(jìn)一步說明本發(fā)明的內(nèi)容,由技術(shù)常識(shí)可知,本發(fā)明也可通過其它 的不脫離本發(fā)明技術(shù)特征的方案來描述,因此所有在本發(fā)明范圍內(nèi)或等同本發(fā)明范圍內(nèi)的 改變均被本發(fā)明包含。
實(shí)施例1:
稱取 0.74g硝酸鋅、0.35g六次甲基四胺溶解于蒸餾水中,磁力攪拌20min使其混合均勻,取上述澄清溶液倒入反應(yīng)釜中,并將FTO導(dǎo)電玻璃傾斜放入聚四氟乙烯反應(yīng)釜中,于100℃烘 箱中水熱反應(yīng)9h,反應(yīng)結(jié)束后待反應(yīng)釜冷卻至室溫,取出FTO導(dǎo)電玻璃用無水乙醇和蒸餾水分別沖洗4次后,室溫干燥后于380℃煅燒20min,自然冷卻至室溫即得ZnO納米棒陣列,以ZnO納米棒陣列為工作電極、Pt電極為對(duì)電極,在含有0.63g氯化鎘、0.3g硫粉的二甲亞砜溶液中,控制電流為15mA,于100℃下電沉積50s的CdS納米晶,所得樣品依次用二甲亞砜和無水乙醇沖洗2次后,于380℃煅燒20min,自然冷卻至室溫即得CdS/ZnO核殼納米棒陣列。
實(shí)施例2:
稱取 0.74g硝酸鋅、0.35g六次甲基四胺溶解于蒸餾水中,磁力攪拌20min使其混合均勻,取上述澄清溶液倒入反應(yīng)釜中,并將FTO導(dǎo)電玻璃傾斜放入聚四氟乙烯反應(yīng)釜中,于100℃烘 箱中水熱反應(yīng)9h,反應(yīng)結(jié)束后待反應(yīng)釜冷卻至室溫,取出FTO導(dǎo)電玻璃用無水乙醇和蒸餾水分別沖洗4次后,室溫干燥后于390℃煅燒25min,自然冷卻至室溫即得ZnO納米棒陣列,以ZnO納米棒陣列為工作電極、Pt電極為對(duì)電極,在含有0.63g氯化鎘、0.3g硫粉的二甲亞砜溶液中,控制電流為15mA,于105℃下電沉積50s的CdS納米晶,所得樣品依次用二甲亞砜和無水乙醇沖洗2次后,于390℃煅燒min,自然冷卻至室溫即得CdS/ZnO核殼納米棒陣列。
通過實(shí)驗(yàn),CdS 納米晶在ZnO納米棒陣列上的沉積,拓寬和加強(qiáng)電池的光吸收能力;且CdS與ZnO形成一種階梯式能級(jí)結(jié)構(gòu),可以有效調(diào)控光生載流子的傳輸,有利于提高電池的光電性能。當(dāng)CdS納米晶沉積時(shí)間為50s時(shí),電池的短路電流和轉(zhuǎn)換效率分別達(dá)到4.35mA/cm2和1.21%。