含铕类普鲁士蓝/铜—铟—硒复合修饰电极的制备及其光电性质的研究

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本文以含铕类普鲁士蓝修饰电极为基础,通过电沉积CuInSe2材料制备了一种含铕类普鲁士蓝/CuInSe2复合修饰光电极(Eu-PBAs/CuInSe2);改变沉积模式制备了一种多层组合型复合修饰光电极(layer-by-layer Eu-PBAs/CuInSe2),该电极的光电效应响应速度快,光电性质稳定;在以上工作的基础上,在多层组合型复合修饰电极上再电聚合一层多巴胺(DA),制备了Eu-PBAs/CuInSe2/p-DA复合修饰光电极,该光电极的光电性质更加稳定,光衰现象明显减小。这种新型的复合修饰光电极具有良好的光电性质,在开发新型太阳能电池材料的方面有一定的应用前景。论文共分为四章:第一章:综述该部分主要综述了以下两个方面:首先,介绍了无机聚合物化学修饰电极的发展历史,以及以普鲁士蓝和类普鲁士蓝为代表的无机多核过渡金属氰桥化合物修饰电极的的制备和应用,简单概括了稀土氰桥化合物修饰电极发展的新趋势;其次,介绍了太阳能电池材料的发展,重点总结了CuInSe2太阳能电池材料的制备方法,对CuInSe2材料的应用及其特性做了简单的介绍。第二章:利用电沉积法在氰桥混配物预修饰的玻璃碳电极上再沉积CuInSe2半导体材料,成功制备了一种复合型修饰光电极(Eu-PBAs/CuInSe2)。以含Cu2+,In3+,SeO32-及柠檬酸钠的酸性水溶液为电镀液,通过优化寻找到电镀液中最佳的Cu:In:Se料液比例,用恒电位电沉积法制备出具有良好光电效应的复合型修饰光电极。用SEM、EDS技术对复合修饰光电极的表面形貌及其修饰材料的元素组成进行了表征;以60W的普通日光型白炽灯为光源,采用开路电压和计时安培法研究了该复合修饰光电极的光电性质。测得该光电极的响应光电压大于30mV,响应光电流密度大于8.9μA/cm2。此外,实验结果表明,该复合修饰光电极呈现典型P型半导体的光电性质。第三章:通过改变沉积模式,采用按顺序转变、循环使用不同电解液的方法制备了一种多层组合型复合修饰光电极(layer-by-layer Eu-PBAs/CuInSe2)。在复合修饰光电极的制备过程中,讨论了电镀液中硫酸钠的浓度和Cu2+、In3+、SeO32-浓度的影响;在光电效应测试过程中,讨论了测试液的酸度、EDTA的浓度等条件对该复合修饰光电极光电性质的影响。以60W的普通日光型白炽灯为光源,采用开路电压和计时安培法研究了该复合修饰光电极的光电压和光电流。在优化的实验条件下测得该复合修饰光电极的响应光电压稳定在40mV,响应光电流密度稳定在10μA/cm2。此外,实验结果表明:与Eu-PBAs修饰电极上直接沉积CuInSe2相比,改变沉积模式制备的多层组合型复合修饰光电极的光电流稳定性好,光衰现象减弱,并且仍然呈现典型P-型半导体的光电性质。第四章:通过电化学沉积法成功制备了Eu-PBAs/CuInSe2/p-DA复合修饰光电极,讨论了聚合多巴胺的实验条件对复合修饰光电极光电性质的影响。以60W的普通日光型白炽灯为光源,采用开路电压和计时安培法研究了该复合修饰光电极的光电压和光电流。测得该复合修饰光电极的响应光电压稳定在40mV,响应光电流密度稳定在10μA/cm2。此外,实验结果表明:在多层组合型复合修饰光电极表面电聚合适当厚度的多巴胺后,该电极的光衰现象明显减弱,连续光照对光电压和光电流的影响不明显。
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