全无机核壳结构硫化铅量子点的制备及其光伏性能研究

提高铅的硫族化合物量子点（PbX，X=S、Se）的稳定性及其薄膜中载流子迁移率是获得稳定高效、低成本PbX 量子点太阳电池的关键。本课题结合"核壳结构量子点的稳定性好"和"全无机量子点薄膜中载流子迁移率高"的优点，研究分子金属硫化物（MMC）修饰的全无机核壳结构PbS@CdS-MMC CQDs的制备及其光伏性能。首先，通过瞬/稳态荧光光谱考察CdS壳层生长对PbS量子点表面钝化程度和载流子转移的影响规律，确定最佳的CdS壳层厚度及制备工艺；随后，结合红外光谱、核磁共振谱、动态光散射、高分辨透射电镜等研究PbS@CdS量子点表面的MMC配体交换过程，并结合UV-vis-NIR 吸收光谱和稳态荧光光谱考察影响交换反应的因素及规律，确定最佳合成工艺条件；最后，通过构筑场效应晶体管和Schottky结构太阳电池考察量子点薄膜中载流子迁移率和伏安特性，为制备稳定高效PbX太阳电池提供实验及理论依据。

提高铅的硫族化合物量子点（PbX，X=S、Se）的稳定性及其薄膜中载流子迁移率是获得稳定高效、低成本PbX 量子点太阳电池的关键。本课题结合"核壳结构量子点的稳定性好"和"全无机量子点薄膜中载流子迁移率高"的优点，首先通过阳离子交换法制备了PbS@CdS核-壳结构量子点，0.2~0.7nm的CdS壳层既能保持PbS量子点的光学性能、又能拥有良好的光氧化稳定性。优选小分子配体硫砷化氨(NH4)2As2S3、经过配体交换反应，制备了能稳定分散在极性溶液中的全无机核壳结构量子点PbS@CdS@AsS，并研究了影响其旋涂成膜的工艺因素。随后，采用直流磁控溅射的方法获得了掺氢的氧化锌铝透明导电薄膜AZO，通过研究加氢量对AZO薄膜的晶体结构、载流子浓度、霍尔迁移率和电阻率的影响规律，确定了最佳掺氢量为4~8%时可获得薄膜电阻率为5.5 ×10-4 Ω•cm、400~900nm光波的平均透过率为86%、2500nm光波的红外反射率为75%的高性能AZO透明导电薄膜。同时，采用化学水浴法系统研究了镉盐浓度、硫脲浓度、氨水浓度（pH值）、沉积温度、沉积方式对CdS薄膜的晶体结构、微观结构、薄膜表面形貌和光学性能的影响规律，CdS薄膜是由尺寸为5nm的CdS纳米晶堆积而成，其沉积过程是硫脲释放的S2-在基底表面形成成核中心，溶液中形成CdS纳米晶在基底表面不断吸附、堆积生长的过程。最后，研究了双层量子点电解质电池的构筑以及器件的制备工艺，为制备稳定高效PbX太阳电池提供实验及理论依据。