《全無機核殼結構硫化鉛量子點的製備及其光伏性能研究》是依託中國科學院電工研究所，由張騰擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：全無機核殼結構硫化鉛量子點的製備及其光伏性能研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：張騰
- 依託單位：中國科學院電工研究所
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
提高鉛的硫族化合物量子點（PbX，X=S、Se）的穩定性及其薄膜中載流子遷移率是獲得穩定高效、低成本PbX 量子點太陽電池的關鍵。本課題結合核殼結構量子點的穩定性好和全無機量子點薄膜中載流子遷移率高的優點，研究分子金屬硫化物（MMC）修飾的全無機核殼結構PbS@CdS-MMC CQDs的製備及其光伏性能。首先，通過瞬/穩態螢光光譜考察CdS殼層生長對PbS量子點表面鈍化程度和載流子轉移的影響規律，確定最佳的CdS殼層厚度及製備工藝；隨後，結合紅外光譜、核磁共振譜、動態光散射、高分辨透射電鏡等研究PbS@CdS量子點表面的MMC配體交換過程，並結合UV-vis-NIR 吸收光譜和穩態螢光光譜考察影響交換反應的因素及規律，確定最佳合成工藝條件；最後，通過構築場效應電晶體和Schottky結構太陽電池考察量子點薄膜中載流子遷移率和伏安特性，為製備穩定高效PbX太陽電池提供實驗及理論依據。
結題摘要
提高鉛的硫族化合物量子點（PbX，X=S、Se）的穩定性及其薄膜中載流子遷移率是獲得穩定高效、低成本PbX 量子點太陽電池的關鍵。本課題結合核殼結構量子點的穩定性好和全無機量子點薄膜中載流子遷移率高的優點，首先通過陽離子交換法製備了PbS@CdS核-殼結構量子點，0.2~0.7nm的CdS殼層既能保持PbS量子點的光學性能、又能擁有良好的光氧化穩定性。優選小分子配體硫砷化氨(NH4)2As2S3、經過配體交換反應，製備了能穩定分散在極性溶液中的全無機核殼結構量子點PbS@CdS@AsS，並研究了影響其旋塗成膜的工藝因素。隨後，採用直流磁控濺射的方法獲得了摻氫的氧化鋅鋁透明導電薄膜AZO，通過研究加氫量對AZO薄膜的晶體結構、載流子濃度、霍爾遷移率和電阻率的影響規律，確定了最佳摻氫量為4~8%時可獲得薄膜電阻率為5.5 ×10-4 Ω•cm、400~900nm光波的平均透過率為86%、2500nm光波的紅外反射率為75%的高性能AZO透明導電薄膜。同時，採用化學水浴法系統研究了鎘鹽濃度、硫脲濃度、氨水濃度（pH值）、沉積溫度、沉積方式對CdS薄膜的晶體結構、微觀結構、薄膜表面形貌和光學性能的影響規律，CdS薄膜是由尺寸為5nm的CdS納米晶堆積而成，其沉積過程是硫脲釋放的S2-在基底表面形成成核中心，溶液中形成CdS納米晶在基底表面不斷吸附、堆積生長的過程。最後，研究了雙層量子點電解質電池的構築以及器件的製備工藝，為製備穩定高效PbX太陽電池提供實驗及理論依據。
