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/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。

CdS薄膜/p-Si异质结的制备及其光伏性能研究

采用喷雾热解法在p型单晶硅(Si)上制备了硫化镉(CdS)薄膜,分支结构的金属Au作为正电极、金属铟作为背电极构成CdS薄膜/Si异质结光电器件.采用X-射线衍射(XRD)和原子力显微镜(AFM)对样品的晶体微结构及表面形貌进行表征,并通过紫外可见光谱研究CdS薄膜的光学吸收性能.最后,通过数字源表Keithley2400和高精度数字电桥TH2828测试异质结器件在不同光照强度(10、20、30、75、100、150 mW·cm^(-2))下的伏安特性、光电导率和交流阻抗.

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。

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。

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/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/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。

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．

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/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。

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。

多晶CdS/Cu_2S异质结太阳电池光电流及转换效率的计算

根据半导体材料的性能参数,对多晶CdS/Cu_2S薄膜太阳电池在各种浓度下的光伏特性作了较深入的分析和计算。计算中考虑到耗尽区宽度的变化以及内表面复合损失对光电流J_L的影响,同时还用Rotlwarf晶界复合损失模型计算了晶粒度对光电流及光伏特性的影响。存在一个最佳Cu_2S受主浓度N_a=10^(15)cm^(-3),单晶和晶粒度R=3μm的多晶电池,其转换效率分别为13.6％和13.3％。

SiC/Pt/CdS纳米棒Z型异质结的制备及其高效光催化产氢性能

本文采用简单的化学还原辅助水热法制备了一种新型Si C/Pt/Cd SZ型异质结纳米棒,并将Pt纳米粒子锚定在Si C纳米棒与Cd S纳米粒子的界面间,诱导电子-空穴对沿着Z型迁移路径进行转移。进行一系列的表征来分析该催化体系的结构,形貌和性能。X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)结果表明,成功合成了具有较好晶体结构的光催化剂。通过透射电子显微镜证明,Pt纳米颗粒生长在Si C纳米棒和Cd S纳米颗粒的界面间。UV-Vis漫反射光谱显示,所制备的Z-型异质结样品具有比原始Cd S材料更宽的光吸收范围。光致发光光谱和瞬态光电流响应进一步证明具有最佳摩尔比的Si C/Pt/Cd S纳米棒样品具有最高的电子-空穴对分离效率。通过控制Si C和Cd S的摩尔比,可以有效地调节Si C/Pt纳米棒表面Cd S的负载量,从而使得Si C/Pt/Cd S纳米棒光催化剂达到最佳性能。当Si C:Cd S=5:1(摩尔比)时可以达到最佳产氢性能,其最大析氢速率达到122.3μmol·h-1。此外,从扫描电子显微镜、XRD和XPS分析可以看出,经过三次循环测试后,Si C/Pt/Cd S光催化剂的形貌和晶体结构均基本保持不变,表明Si C/Pt/Cd S纳米复合材料在可见光下产氢时具有稳定的结构。通过选择性光沉积技术在光反应中同时进行Au纳米粒子的光还原沉积和Mn3O4纳米粒子光氧化沉积以证明电子-空穴对的Z-型转移机制。实验结果表明,Cd S导带上的电子主要参与光催化过程中的还原反应,Si C价带上的空穴更容易发生氧化反应,其中,Si C的导带上的电子将与Cd S价带上的空穴复合形成Z型传输路径。因此,提出了在光催化产氢过程中Si C/Pt/Cd S纳米棒催化体系可能的Z-型电荷迁移路径来解释产氢活性的提高。该研究为基于Si C纳米棒的Z-型光催化体系的合成提供了新的策略。基于以上分析,Si C/Pt/Cd S纳米复合材料具有高效、廉价、易于制备、结构稳定等优势,具有突出的商业应用前景。

TiO2/CdS异质结的制备及光催化和抗菌性能研究

通过水热及原位沉积结合的方法制备了TiO2/CdS异质结微球。实验结果表明:CdS成功地包覆在了TiO2微球的表面,且TiO2微球为锐钛矿晶相。在太阳光照射40 min后,所得TiO2/CdS异质结样品对甲基橙的降解率(58.1%)远远高于TiO2微球和CdS样品。此外,太阳光照射2 h后的异质结样品对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均有良好的灭菌效果。光催化性能的增强可能与异质结样品扩宽了光吸收范围及延迟了光生电子和空穴的复合有关。

原位构建CdS/MoS_(2)异质结及其光催化性能

采用水热法将 CdS 沉积在 MoS_(2)表面,制备 CdS/MoS_(2)复合光催化剂,该文通过 X 射线衍射、扫描电镜、透射电镜、荧光光谱、紫外-可见漫反射光谱等方法对其进行表征。结果显示,CdS 呈现球状颗粒结构,颗粒直径约为 400 nm,且附着在层状 MoS_(2)表面,两者紧密结合。以亮绿(BG)为模拟污染物,考察 CdS/MoS_(2)对 BG 光催化降解效果。结果表明,摩尔比为15%的CdS/MoS_(2)光催化活性较好,可见光照75 min,对BG降解率达到91.80%。降解机理研究表明,e^(-)与·O_(2)^(-)是降解BG的主要活性物质。CdS/MoS_(2)光催化剂稳定性较好,重复使用5次,对BG降解率仍可达84.46%。

TiO_2/CdS异质结薄膜的制备及光生载流子传输机理研究

通过"刮刀法"和化学浴沉积法(CBD)相结合制备了TiO_2/CdS异质结薄膜。利用XRD、SEM、UV-Vis吸收光谱和Ⅰ-Ⅴ特征曲线等手段研究了沉积时间对异质结薄膜材料的形貌及性能的影响。结果表明当CdS的沉积时间为30min时,制备的TiO_2/CdS异质结薄膜具有最优的光电性能。利用EIS和TPV技术对光生载流子的传输过程进行了系统的研究,其结果表明其最优的光电性能主要归因于异质结构的构建可有效提高光生载流子分离的效率和传输的速度,并能显著提高光生载流子的寿命。