多晶CdS/CdTe异质结界面的能带偏移

采用真空蒸发法制备了CdS和CdTe,并对其结构和光学性质进行了研究.原位制备了衬底沿(001)高度择优取向的CdS/CdTe异质结,研究了其结构、电子学性质.获得的CdS/CdTe半导体异质结的价带偏移ΔEV=0.98eV±0.05eV,导带偏移ΔEc=0.07±0.1eV.

CdS/CdTe异质结复合薄膜的制备及其性能表征

在玻璃衬底上依次采用化学水浴法(CBD)和真空蒸发工艺沉积CdS和CdTe薄膜,并在不同条件下进行热处理,制备了CdTe/CdS异质结复合薄膜。利用XRD、SEM、AFM和UV-VIS透射光谱对薄膜的结构、表面形貌、剖面及光学性能进行了研究。结果表明:以玻璃衬底和CdS薄膜作为衬底沉积的CdTe多晶薄膜结构相似,均具有(1l1)面择优取向;不同条件下制备的薄膜致密且粒径均匀,随着热处理温度的升高,薄膜晶粒增大明显,并出现CdS层减薄的现象,但薄膜的粗糙度也随之增大;CdCl2氛围下热处理后,薄膜粒径增大,粗糙度明显降低,其(111)晶面的择优取向进一步增强,且透过率下降,这对于提高太阳电池的光谱响应是非常有利的。

CdS/CdTe异质结太阳电池极限效率的计算

讨论了CdS/CdTe异质结的电流电压特性,研究了CdS/CdTe太阳电池在AM1.5太阳光谱辐射下的转换效率,给出了不计所有损失的理想极限情况下,其电池转换效率可达27%。同时讨论了考虑部分材料参数影响的条件下,实际CdS/CdTe太阳电池的转换效率,在所选定的参数下为23%,从近期实际制备的CdS/CdTe太阳电池的进展,以及较为合理的理论推论和分析来看,此效率将有可能达到。

CdS/CdTe异质结太阳电池串联电阻的理论研究

串联电阻是太阳电池中一个附加的功率损耗,对太阳电池的转换效率、填充因子输出性能等均有较大影响,尽可能的减小串联电阻是提高太阳电池效率和性能所要求的。该文从理论上分析了太阳电池中串联电阻形成的各种因素,特别是对电池TCO层的薄层横向电阻做了较为详尽的理论分析,导出了TCO层薄层横向电阻的理论计算公式,并讨论了减小串联电阻的途径。并将计算值与实验结果进行了比较,两者符合较好。

细致平衡理论计算CdS/CdTe异质结太阳电池的极限转换效率

在细致平衡理论基础上,针对异质结电池在结处由于能带不连续而形成载流子运动势垒可能对光生载流子的运输存在阻碍作用,建立异质结太阳电池的光电转换模型,解决了细致平衡理论无法计算异质结太阳电池极限效率的问题,推导出CdS/CdTe异质结太阳电池光照下的I-V特性表达式以及最大光电转换效率的求法。指出电池的I-V特性以及最大转换效率与电池的内建势垒密切相关,并求出在理想情况AM1.5的光照下CdS/CdTe异质结太阳电池最大转换效率可达29%;考虑到CdS和CdTe的典型参数后,计算出其最大转换效率可达25%。分析了现实中电池效率不高的原因,并指出实现电池转换效率提高的可行性。

CdS/Nb_(2)O_(5)异质结材料的制备、表征及光催化降解环丙沙星研究

采用水热法制备了CdS/Nb_(2)O_(5)纳米复合材料,利用X-射线衍射光谱(XRD)、透射电镜(TEM)、红外光谱(FT-IR)、X-射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见漫反射(UV-Vis DRS)对制备的材料进行表征。通过可见光下降解环丙沙星评价材料的光催化活性。结果表明,制备的CdS/Nb_(2)O_(5)纳米复合材料由CdS纳米颗粒分散于Nb_(2)O_(5)纳米笼表面,二者形成紧密的Ⅱ型异质结;CdS的引入增强了Nb_(2)O_(5)的可见光吸收性能,同时提高了光生载流子的分离效率;当CdS的含量为15%时,CdS/Nb_(2)O_(5)可在60 min实现环丙沙星的高效降解,其反应速率常数是CdS的7.5倍,Nb_(2)O_(5)的20倍,空穴是该降解反应的主要活性物种,研究结果为抗生素废水的高效治理提供了一条新思路。

CdTe/CdS异质结太阳电池的电特性——关于“CdTe/CdS异质结特性”一文同郭江等商榷

笔者认为郭 江等关于"CdTe/CdS异质结特性"一文,对CdTe/CdS太阳电池的CdS/CdTe异质结特性的讨论时存在理论上的错误和设计思想不妥。例如,求解CdTe/CdS异质结空间电荷区电势满足的泊松方程时,所给的边界条件有错,因而所得的电势分布亦有错;关系式ΔEv=(Eg2-Eg1)-ΔEc=0有错;CdTe/CdS异质结能带结构不妥等。据此,我们针对上述CdS/CdTe异质结太阳电池存在的问题进行了理论研究和讨论,所得到的相应研究结果,与郭 江等商榷。

CdTe/CdS异质结特性

从理论上对CdTe/CdS太阳电池CdS/CdTe异质结的特性进行了研究和讨论 ,结果表明可以简单利用改变CdTe、CdS两种半导体材料的掺杂浓度来改变CdS/CdTe异质结的能带结构。针对不同的能带结构采用了不同的物理模型 ,得到的CdS/CdTe异质结伏安特性曲线有一折点 ,且折点位置随异质结能带结构的变化而变化。

Z型TiO_(2)/Au/CdS异质结对304不锈钢的光生阴极保护效果研究

为了提高TiO_(2)对304不锈钢的光生阴极保护性能,采用阳极氧化法在Ti片表面制备TiO_(2)纳米带,再使用离子溅射制备TiO_(2)/Au,然后进一步使用连续离子层吸附反应法制备出Z型TiO_(2)/Au/CdS异质结复合膜。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱仪、X射线光电子能谱对所制备膜层的晶体结构、表面形貌、元素分布、各元素的价态以及键能进行分析,使用分光光度计分析膜层的光学性质,使用电化学工作站测试膜层对304不锈钢的光生阴极保护性能。结果表明:TiO_(2)/Au(10)/CdS复合膜对304不锈钢的光生阴极保护效果最好,其开路电位为-1.252 V(vs SCE),同时光生电流密度达到2.697 mA/cm^(2),是纯TiO_(2)(0.185 mA/cm^(2))的14倍。TiO_(2)复合Au和CdS后形成了Z型异质结,这种Z型电荷转移机制可以改变光生电子的迁移路径,能促进光生电子与空穴的分离,因此能够为304不锈钢提供有效的阴极保护。

可见近红外光响应直接Z型异质结光催化剂LaNiO_(3)/CdS的产氢性能

通过冷凝-回流方式制备可见近红外光响应直接Z型LaNiO_(3)/CdS纳米复合物,在对其进行物理化学表征后将其应用于光解水产氢反应。在可见光照射下,LaNiO_(3)/CdS光催化剂在5 h的H_(2)产量达到737μmol,其H_(2)产量是CdS的4.3倍(172μmol)。光电化学测试证实,LaNiO_(3)/CdS之间异质结的构筑能有效地促进光生载流子在界面的迁移、分离,从而促进其光解水产氢效率和稳定性的提高。同时随着近红外光的引入,其产氢活性提高至996μmol。在上转换荧光测试中,LaNiO_(3)在808 nm光激发下在406和628 nm显示出发射荧光,这表明其能在近红外光照射下产生光生载流子,从而进一步提高其光解水产氢效率。

多功能CoAl-LDH/CdS光催化剂的制备及其性能研究

在能源危机和环境污染的双重挑战下,开发集能量转化和环境治理于一体的多功能光催化剂是促进太阳能-化学能转化的有效策略。采用正六边形的CoAl-LDH纳米薄片为载体,通过原位生长CdS纳米颗粒的方法,构建了CoAl-LDH/CdS的Ⅱ型异质结。利用CoAl-LDH纳米薄片在可见光区域的宽普吸收性和良好载体的特性,结合CdS的高光量子产率,再通过异质结构的构建,获得了多功能CoAl-LDH/CdS光催化材料。并通过优化CdS的负载量,获得的CoAl-LDH/CdS-2光催剂降解罗丹明B的降解率最大(在光催化降解时间t=60 min时内,降解率=88.48%),分别是CdS和CoAl-LDH单体的1.18倍和8.62倍。其中CoAl-LDH/CdS-1的CO产量最高为39.02 mol/g,分别是纯CoAl-LDH和纯CdS的4.2倍和2.5倍,这主要归功于复合材料中CoAl-LDH纳米片和CdS纳米颗粒间紧密异质结构的构建,丰富的耦合界面大大降低了光生载流子的复合率,这为多功能光催化剂的开发提供了理论基础。

n-p异质结型CdS/BiOBr复合光催化剂的制备及性能

采用两步水热法制备了CdS/BiOBr复合光催化剂,并通过X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)等手段对其物相、表面结构、光响应性等性质进行了表征.结果表明,合成的CdS/BiOBr复合材料是n-p型异质结,由CdS颗粒裹附在BiOBr纳米球的表面构成,这种结构不仅具有良好的可见光响应范围,且有利于光生电子的迁移,并有效地抑制光生电子/空穴对的复合.通过光催化降解模拟染料废水和光催化脱除模拟含硫燃料评价了CdS/BiOBr复合材料的可见光催化性能.结果表明,6%(质量分数)CdS/BiOBr降解次甲基蓝的拟一级动力学常数分别为BiOBr和CdS的5.3和9.6倍,脱除噻吩的拟一级动力学常数分别为BiOBr和CdS的1.9和3.2倍.CdS/BiOBr具有良好的光催化稳定性,循环使用5次后,降解率仍能达到90%以上.

异质结型CdS/TiO_2介孔催化剂光催化降解VOC研究

用水热法制备了CdS/TiO2异质结型介孔光催化剂,并用氮气吸脱附、扫描电镜、透射电镜、红外光谱、荧光光谱、差热-热重等手段对其进行了表征。结果表明,CdS掺杂TiO2具有典型的介孔结构和较高的比表面积。其比表面积为101.9m2/g,孔体积为0.376 cm3/g,孔径的最可几分布为2.7 nm,颗粒粒径在10nm左右。以丙酮和甲醇模拟VOC底物,评价了催化剂的紫外光催化活性。设计正交试验,考察了催化剂制备过程中十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)用量、硫化镉掺杂量、活化温度、水热温度、水热时间等因素对其光催化性能的影响。试验结果表明,各因素对光催化活性的影响大小顺序为:CTAB用量、硫化镉掺杂量、焙烧温度、水热温度、水热时间。最佳的催化剂制备方案为:CTAB用量0.6 g,硫化镉掺杂量0.1%,水热温度180℃,水热时间3 h,活化温度350℃。在反应气体积流速为10mL/min条件下,0.1g的最佳催化剂可将初始质量浓度为15.62 g/m3的丙酮、3.11 g/m3的甲醇完全消除。

全固态Z-型CdS/Au/Bi2MoO6异质结的构筑及其光催化性能

采用简单的化学还原沉积和二次水热的方法成功制备了CdS和Au共同修饰Z型CdS/Au/Bi2MoO6(CdS/Au/BMO)光催化剂。通过X射线粉末衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)等测试技术对其组成、形貌、光吸收特性和光电化学性能等进行系统表征。实验结果表明,CdS/Au/BMO-2复合材料在可见光照射下表现出最佳的降解效率,其降解RhB的速率常数约为BMO的8.8倍和CdS的20倍。Au NPs作为固态电子媒介,为光生电子的传输和转移提供了一个通道,同时Au NPs的表面等离子体共振(SPR)效应和CdS纳米粒子显著拓宽了催化体系对可见光的响应范围;通过对催化剂的组成、结构和光电性能表征,确定了CdS/Au/BMO的能带结构,进而探讨了CdS/Au/BMO活性增强机制。

磁控溅射制备纳米晶GZO/CdS双层膜及GZO/CdS/p-Si异质结光伏器件的研究（英文）

采用磁控溅射制备Ga掺杂ZnO (GZO)/CdS双层膜在p型晶硅衬底上以形成GZO/CdS/p-Si异质结器件。纳米晶GZO/CdS双层膜的微结构、光学及电学特性,通过XRD、SEM、XPS、紫外-可见光分光光度计和霍尔效应测试系统表征。GZO/CdS/p-Si异质结J-V曲线显示良好的整流特性。在±3 V时,整流比IF/IR(IF和IR分别表示正向和反向电流)已达到21。结果表明纳米晶GZO/CdS/p-Si异质结具有好的二极管特性,在反向偏压下获得高光电流密度。纳米晶GZO/CdS/p-Si异质结显示明显的光伏特性。由于CdS晶格常数在GZO和晶Si之间,它能作为一个介于GZO和晶Si之间的缓冲层,能有效地减少GZO和p-Si之间的界面态。因此,我们获得了GZO/CdS/p-Si异质结明显光伏特性。

CdS纳米颗粒修饰黑色Ti^(3+)/TiO_(2)纳米管用于高效光催化制氢研究

使用高效分级的半导体光催化剂进行光催化分解水产氢是解决目前面临的能源和环境危机的一个很有前景的策略。在这项工作中,通过阳极氧化法和NaBH 4氢化还原TiO_(2)纳米管阵列以及溶热法设计并制备立方稳态闪锌矿CdS NPs修饰于黑色Ti^(3+)/TiO_(2)纳米管的三元复合光催化剂。从扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)的分析结果中可以确认CdS NPs在Ti^(3+)/TiO_(2)纳米管中的负载情况。样品BTC-1∶1表现出较高的催化性能(氢气生成率为2.77mmol/(g·h),明显高于B-TiO_(2)和CdS,分别约13倍和3.6倍)。构建异质结可以拓宽可见光的响应范围,也可以分离电子-空穴对,同时保留较高的电子-空穴氧化还原电位用于光催化反应。该研究为制备高效光解水产氢材料提供了合理的设计。

CdS/CdMnTe太阳能电池异质结界面与光电性能的第一性原理计算

CdS/CdMnTe异质结是具有集成分立光谱结构的叠层电池的"核芯"元件,是驱动第三代太阳能电池发展的核心引擎,其界面相互作用对大幅度提高太阳能电池的转换效率至关重要.本文采用基于密度泛函理论的第一性原理计算构建CdS(002),CdMnTe(111)表面模型及Mn原子占据不同位置的CdS/CdMnTe异质结界面结构模型,分析CdS(002),CdMnTe(111)表面及异质结界面的电子性质和光学性质.晶格结构分析表明,CdS/CdMnTe异质结的晶格失配度约为3.5%,弛豫后原子位置与键长均在界面处发生一定程度的变化.态密度分析发现异质结界面的费米能级附近不存在界面态,并且界面处的Cd,S,Te原子之间的轨道杂化可增强界面的结合能力.差分电荷密度分析显示,界面处发生了电荷的重新分配,电子由CdMnTe转移到CdS侧.光学分析显示,CdS/CdMnTe异质结主要吸收紫外光,吸收系数可达105 cm^(-1),但不同Mn原子位置的异质结光学性质也稍有差别.在200—250 nm范围,Mn原子位于中间层的异质结的吸收系数更大,但在250—900 nm范围内,Mn原子位于界面层的异质结吸收峰更高.本文合理构建了CdS/CdMnTe异质结模型,计算分析了其界面光电性能,可为提高叠层电池的光电转换效率提供一定的理论参考,为实现多带隙异质结的实验研究提供一定的理论依据.

CdS薄膜及Si基底对CdS/Si异质结太阳电池性能影响的数值模拟

文章采用AFORS-HET(automat for simulation of heterojunctions)2.4.1版软件模拟CdS/p-Si太阳电池的结构工艺参数,如CdS半导体材料的电子亲和势、禁带宽度、p-Si和CdS的厚度对其光电性能的影响。模拟结果显示,CdS的电子亲和势不能低于3.8eV;随着CdS禁带宽度的增加,Voc、Jsc和Eff均逐渐减小;随着CdS厚度的增加,电池的FF、Jsc、Eff均明显下降;随着硅片厚度的增加,Jsc、Voc及Eff都有不同程度的提升。

HgCdTe-CdTe异质结构的变频导纳特性

采用宽频带导纳测试系统研究了Ｈｇ０．６６Ｃｄ０．３４Ｔｅ－ＣｄＴｅ异质结构和Ａｌ－半绝缘ＣｄＴｅ－Ｈｇ０．６６Ｃｄ０．３４Ｔｅ结构样品的变频导纳特性，分析了不同结构样品的测试结果，表明：异质结ＨｇＣｄＴｅ表面空穴积累，ＣｄＴｅ表面空穴耗尽，界面处的势垒使载流子局限于ＨｇＣｄＴｅ体内．样品的光伏响应光谱在２９７０ｃｍ－１和３６５０ｃｍ－１处各有一个响应峰，前者对应于界面ＨｇＣｄＴｅ的本征光伏效应，后者对应于ＨｇＣｄＴｅ表面积累层内空穴被激发越过空穴势垒引起的光伏效应，相应于空穴势垒约为０．４１ｅＶ．

CdS／CuInSe_2异质结内建电压测试理论和方法的研究

本文提出了精确测量内建电压Ｖ_Ｄ的Ｗ（结宽）－Ｎ（Ｎｅｆｆ为有效空间电荷密度）新方法．文中严格证明了由Ｗ－Ｎ曲线的斜率可计算异质结的ＶＤ．在零偏压下测量了ＣｄＳ／ＣｕＩｎＳｅ２异质结的ＶＤ，样品ＣＩＳ－１的ＶＤ为０．４３７Ｖ，样品ＣＩＳ－２的ＶＤ为０．２９３Ｖ．我们的测量结果表明，光照不改变ＶＤ，但使异质结变窄．内建电压是异质结的固有参量．利用Ｗ－Ｎ方法可以详细研究偏压对异质结电特性和其它参量的影响．