过渡金属硫化物纳米薄膜的制备及光电性质研究

来源 :东南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:cdy516
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
染料敏化太阳能电池(Dye-sensitized solar cell,DSSC),是近些年新兴的第三代太阳能电池之一,其光电转换效率较高,并且具有低成本、工艺简单和性能稳定等优点,有着极佳的应用潜力。染料敏化太阳能电池主要组成部分包括光阳极、对电极和电解质等,其中对电极起到电子的收集、传输和电催化作用,对电极的电催化性能将影响电解质中离子对的还原,进而影响DSSC的光电转换效率。在适用于染料敏化太阳能电池的各类对电极材料中,金属铂(Pt)材料因其高效的电催化能力和导电能力而成为常用的DSSC对电极的选择。然而,Pt对电极的高昂成本限制了DSSC的商业化应用和规模化生产。此外,Pt容易与电解质发生反应在一定程度上影响了DSSC的稳定性。因此,需要寻找有效的无铂对电极材料对DSSC进行优化与改进。作为一种高效的无铂对电极材料,过渡金属硫族化合物因为其优异的电催化性能而受到DSSC研究领域的广泛关注,且研究者发现不同种类的过渡金属硫化物所形成的异质结可进一步提升对电极的电催化性能。本文介绍了两种过渡金属硫化物异质结薄膜的制备和以之作为对电极组装DSSC进行的测试与研究。具体研究如下:(1)二硫化钼(MoS2)和二硫化铌(NbS2)异质结薄膜的制备及作为DSSC对电极的性质研究。在FTO导电玻璃基底上,使用脉冲激光沉积技术(PLD)并经过气相硫化法制备出纯的MoS2薄膜、NbS2薄膜以及二者组成的异质结薄膜,以制备所得的薄膜样品作为对电极组装染料敏化太阳能电池。测试结果表明,MoS2/NbS2/FTO结构的异质结对电极在DSSC测试中表现出较高的光电转化效率,这种异质结由上层高催化活性的MoS2和下层的NbS2构成,表面的MoS2直接与电解质接触有助于加速氧化还原电对的还原反应,而MoS2与NbS2异质结界面处的能带结构则加速了外电路电子从导电基底返回到电解质,促进了电子在对电极中的传输。以上机制从多方面加速了DSSC在对电极处的反应过程,进而使DSSC的光电转换效率得以提升。过渡金属硫化物丰富的储量和低廉的价格弥补了金属铂的不足,且硫化钼不易于电解质发生反应,从而提高了电池的稳定性。(2)亚硫化镍(NiS2)和硫化锰(MnS)异质结薄膜的制备及作为DSSC对电极的性质研究。使用脉冲激光沉积在FTO导电玻璃基底上制备出Ni O和Mn2O3薄膜,然后使用气相硫化法得到NiS2薄膜、MnS薄膜以及NiS2/MnS、MnS/NiS2两种异质结薄膜。以制备的四种薄膜为DSSC对电极进行的光伏性能测试,NiS2/MnS这种过渡金属硫化物异质结薄膜对电极表现出了较高的光电转化效率(6.44%),基本与铂电极(6.84%)相当。通过多种表征手段对其进行形貌观察和结构发现,其表面存在丰富的催化活性位点,且异质结界面处相匹配的能带结构加速了电子在对电极中的转移,是一种优异的对电极材料,可作为金属铂的有效替代品。
其他文献
近年来机动车保有量与驾驶人数量激增,车辆套牌、驾驶人失格驾驶等涉牌涉证违法行为频发,道路交通安全管理工作面临严峻考验。为助力公安交通管理部门提质增效,实现对于风险隐患车辆的精准管控与智能缉查,本文基于公安交通集成指挥平台汇聚的海量卡口过车数据,结合相关机动车数据、驾驶人数据、违法数据,围绕车辆特征画像标签化建模与重点车辆通行轨迹实时追踪缉查开展研究,主要研究内容与成果如下:首先,本文提出海量卡口过
基于高速公路机电集控系统(Supervisory Control And Data Acquisition,SCADA)的电气量数据进行故障检测是智能交通系统中的一项关键技术,对高速公路机电系统的状态感知和管理运维具有重要意义。为了解决目前高速公路桥梁机电设备状态感知有效手段缺乏的问题,针对机电设备在电气量监控系统中反映出的变化,对跳闸故障进行检测,并对具体故障类型进行分类,是本文主要的研究内容。
学位
物联网实现物与物、物与人的广泛连接,海量物联网设备出现在生活中。低功耗蓝牙(BLE)作为解决物联网内通信的重要技术,因其低功耗、连接建立速度快被广泛应用在信息推送、仓储管理和个人消费等场景下。海量BLE设备同时广播会影响设备间的信息交互,为了解决上述问题,急需研究一种能够有效降低广播冲突的算法。本文设计了一种新的低冲突广播算法,通过随机化广播信道在广播事件内的出现时间,增加广播信道出现情况的可能性
学位
深度神经网络(Deep Neural Network,DNN)在语音识别、图像分类和人脸检测等方面都取得了非常好的效果,但在对功耗和实时性有较高要求的移动端设备上,部署存储密集型和计算密集型DNN有较大难度。为了解决该问题,通常对DNN进行压缩来减少模型参数量和计算量。因此,设计专门面向DNN压缩算法的低功耗、高吞吐率加速器具有重要实用意义。本文总结了卷积神经网络(Convolution Neur
发光二极管(LED)是一种常用的新型高效固体光源,具有节能低功耗、绿色环保、使用寿命长等优点,符合市场应用和社会发展的需要。LED发光效率的不断提高,成本下降,LED显示屏作为发光二极管的一个重要应用,市场规模得以不断扩大,市场前景可观。LED显示屏在各行各业中的广泛应用,LED显示屏的恒流驱动芯片起到了重要作用。LED显示屏驱动芯片的不断优化,使得LED显示屏显示的图像视频更加清晰细腻、色彩更加
铁基超导体是与铜氧化物超导体极为相似的非常规高温超导体,具有(准)二维的层状晶体结构、超过BCS理论极限的超导转变温度、母相的反铁磁序、dome型电荷掺杂超导相图等特性,是研究高温超导机理的一个重要体系。此外,铁基超导体表现出明显的多带效应,导致了奇特的能带结构和电子行为,具有丰富的量子有序态,使之成为凝聚态物理研究的前沿课题。迁移率谱方法是研究多带超导体的能带结构及相关机理的有效手段。该方法已经
高速缓存数据预取是一项可以缓解日益增长的处理器和主存之间的性能差距的重要技术。尽管数据预取的概念已经被提出了数十年,但是当前的数据预取技术仍然存在一些问题:软件预取只能处理有规律的内存访问;而硬件预取则需要在使用更多的元数据来发现更多的处理器访存方式和减小额外存储代价之间进行权衡。而当前的LSTM神经网络在序列预测方面展现出了很好的效果,因此本文基于LSTM神经网络设计了一种时间空间流预取器ST
数字聚合酶链式反应(Digital Polymerase Chain Reaction,dPCR)技术广泛应用于基因克隆、DNA测序和疾病诊断等领域,可实现核酸分子的绝对定量检测。dPCR检测的绝对精度不仅受限于有效反应单元的数量,也依赖于每个单元中的核酸分子数量,获得最高dPCR检测精度的最佳核酸浓度约为每个反应单元中含有1.59个核酸分子。为了获得最高精度,需在dPCR检测之前对核酸样本浓度进