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籽晶层对金红石相TiO?纳米棒生长的影响
摘要： 为实现高质量二氧化钛（TiO?）纳米棒，本文采用两步法在透明导电氟掺杂氧化锡（FTO）玻璃基底上通过种子层制备金红石相TiO?纳米棒。首先通过旋涂和退火预涂覆TiO?薄膜，随后采用水热法生长TiO?纳米棒。研究了纳米棒的晶体纳米结构与性能。XRD结果表明种子层为四方相锐钛矿TiO?结构，而纳米棒为四方相金红石TiO?结构。由于水热反应在中等酸性条件下进行，纳米棒结构被诱导形成金红石相。纳米棒在种子层上的主要特征取向为(002)晶面，次要为(101)晶面。场发射扫描电镜（FE-SEM）结果显示种子层促进了TiO?纳米棒垂直取向排列的形成，这有助于提升电子传输速率，在高性能钙钛矿太阳能电池的电子传输层中可能发挥重要作用。
关键词： 种子层、水热法、金红石型二氧化钛纳米棒、钙钛矿太阳能电池、电子传输层
更新于2025-09-23 15:19:57
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生长温度对CH3NH3PbI3钙钛矿太阳能电池器件中纳米棒形貌及光学性能的影响
摘要： 近年来，钙钛矿太阳能电池因其优异的光吸收特性受到光伏研究者的广泛关注。本研究阐述了CH3NH3PbI3钙钛矿太阳能电池的制备工艺，其器件结构由ITO/ZnO籽晶层/ZnO纳米棒/CH3NH3PbI3组成，其中ZnO纳米棒作为钙钛矿晶体生长的纳米形貌支撑层。通过水热法成功在ITO基底上合成了ZnO纳米棒：先采用旋涂法在醋酸锌二水合物与乙醇混合溶液中制备ZnO籽晶层，再以六亚甲基四胺(HMT)和硝酸锌1:1摩尔比反应6小时合成ZnO纳米棒（硝酸锌浓度50 mM，生长温度分别为80、90和100℃）。钙钛矿薄膜器件则通过PbI2与CH3NH3I两步沉积法制备。系统研究了合成条件对ZnO纳米棒薄膜及钙钛矿薄膜器件的影响，采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、IV测试仪和LCR交流仪分析了薄膜结构、形貌、光学特性及电学性能。SEM结果显示：随着温度升高，纳米棒直径与长度增大，较大尺寸导致带隙值降低。在100℃、50 mM浓度条件下制备的ZnO纳米棒具有最佳形貌与光学特性（直径365 nm，长度5.1 μm，带隙3.15 eV）。XRD衍射峰表明存在未转化的PbI2相，其引发的复合通道使IV测试仪测得电流值较低（0.186×10-6 μA），该低电流特性导致高介电常数与电阻率，使得器件光吸收性能未达理想状态。
关键词： 水热法、钙钛矿太阳能电池、种子层、氧化锌纳米棒
更新于2025-09-19 17:13:59
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通过醋酸锌或硝酸锌制备厚度小于等于1微米的氧化锌纳米棒用于钙钛矿太阳能电池
摘要： 通过种子层沉积和纳米棒生长的两步法，在垂直方向制备了氧化锌（ZnO）纳米棒（NR）阵列。采用旋涂法制备种子层，重复次数（n）为3次，转速（v）为3000转/分钟。待种子层生长后，使用由一种锌源与一种氢氧化物源混合配制的生长溶液培育ZnO纳米棒。实验选用两种不同锌源——醋酸锌二水合物和硝酸锌六水合物，并设置对比组：分别将醋酸锌（ZA）与硝酸锌（ZN）与相同氢氧化物源六亚甲基四胺（HMT）组合。随后通过恒温水浴机采用化学浴沉积（CBD）法处理生长溶液。该工艺从室温开始升温至设定温度85°C，此时以零分钟为基准计算生长时间。研究发现ZA和ZN两种锌源培育的ZnO纳米棒在约100纳米厚度时即已开始生长。在零分钟基准点后分别设置15、60、90和120分钟四个生长时间节点。通过采用两种独立锌源并控制不同生长时间，实现了对ZnO纳米棒厚度的多级调控。根据Lee等学者的研究，较薄的ZnO纳米棒能提升钙钛矿太阳能电池（PSCs）的电荷传输性能，因其可降低ZnO/钙钛矿界面的串联电阻。通过扫描电子显微镜（SEM）观察分析纳米棒形貌，利用X射线衍射（XRD）图谱获取结晶度数据，并对（002）晶面ZnO峰进行半高宽（FWHM）分析计算晶粒尺寸。结果表明：ZA和ZN源培育的ZnO纳米棒最小晶粒尺寸分别为10.70纳米和19.29纳米，此条件最适用于PSC器件应用。
关键词： 氧化锌纳米棒、钙钛矿太阳能电池、化学浴沉积、旋涂法、种子层
更新于2025-09-11 14:15:04