《Au@CuInSe2等金屬-半導體納米複合結構的製備與光電性能研究》是依託廈門大學，由江智淵擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：Au@CuInSe2等金屬-半導體納米複合結構的製備與光電性能研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：江智淵
- 依託單位：廈門大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目擬發展一種多步注入法，製備Au@CIS、Au@CIGS、Ag@CIGS、Au/CIS、Ag/CIGS等金屬-半導體納米複合結構，將表面電漿共振機制明確的金、銀等金屬納米顆粒和光電轉換效率高的I-III-VI2半導體納米晶有機組合為一體。考察不同的銅源、硒源、銦源、反應介質以及反應條件等對產物組成與結構的影響，研究反應過程，揭示反應機理，實現對目標產物的組分、物相、結構、形貌及大小的有效調節和控制。製作納米結構薄膜電極，測量其光電化學性質，以CuInSe2納米晶為參照體系，系統考察並明確金屬-半導體納米複合結構中材料組成、尺度、形態、結構與性能的關聯，通過大量的實驗事實和模擬計算，明確納米金屬顆粒電漿效應以及金屬種類、顆粒形貌尺度與半導體頻寬、材料厚度的匹配關係對產物吸光性能的影響。進而設計結構最佳化、性能優異的異質納米複合結構，探討其在新型高效半導體納米晶太陽能電池中的套用。
結題摘要
致力於控制合成功能納米材料，本項目在金屬納米晶與納米異質結構的製備、納米晶的生長機理以及納米晶的結構與性能的關聯等方面開展了系列工作, 進行了相關納米結構在太陽能電池中的套用研究。主要進展如下：（1） 利用化學法，成功製備了系列I-III-VI2 半導體納米晶以及Au@CuInSe2等核殼納米結構，提出了一種新的基於合金過渡層的異質納米結構生長機理，該策略可用於其他類似異質結構的製備；由於Au@CuInSe2複合納米結構中，Au核的表面等離子共振特性有效增強了CuInSe2殼層的光吸收能力，Au@CuInSe2核殼納米結構相比CuInSe2展示出了更優越的光電回響。 （2）結合無機半導體納米晶太陽能電池與鈣鈦礦型太陽能電池的優點，我們構築了一種以金屬氧化物/鈣鈦礦型有機金屬鹵化物/I-III-VI2化合物納米晶為結構主體的太陽能電池，考察了材料組成、界面結構、製備工藝等對電池性能的影響，以Cu(In0.1Ga0.9)(S0.9Se0.1)2納米晶膜為空穴傳輸層的光伏器件的能量轉換效率可以達到9.15%，明顯高於無空穴傳輸層的樣品效率。 （3）為了獲得五重環孿晶納米結構，我們考察了溶劑、表面活性劑等對孿晶成核與生長的影響，成功獲得了Au-Pd合金雙錐、Pd二十面體等具有五重環孿晶結構的納米晶。由於在五重環孿晶納米晶中，存在高密度的高能原子，晶格的膨脹還能引發電子結構的變化，這些孿晶結構具有獨特的物理化學性質。 （4）相對於單金屬體系，金屬合金納米結構可以把多種成分的性能組合在一起，不同組分間還可能存在協同效應，因而多組分金屬納米結構近年來備受關注。但要將具有不同還原電位的金屬同時還原具有較大的挑戰性。我們將貴金屬鹽的慢速還原過程與過渡金屬的欠電位沉積有機結合在一起，成功地合成了Pt3Zn金屬間化合物內凹立方體納米晶。基於置換反應和Kirkendall 效應，我們以Cu納米線為模板，以AuPPh3Cl 為金源，成功地在油胺中製得了高質量的CuAu合金納米管。類似的方法可用於其他合金納米結構的製備。 這些研究和結果有助於我們理解納米晶體的生長過程，揭示納米結構與相應性能之間的關聯，為高效功能納米晶的理性設計、製備與套用提供新思路。
