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电泳沉积Cu2ZnSnS4薄膜及其在量子点敏化电池对电极中的应用
摘要
本文以电泳沉积法制备的Cu2ZnSnS4薄膜为研究对象，探究了其在量子点敏化电池对电极中的应用。研究结果表明，采用电泳沉积法制备的Cu2ZnSnS4薄膜具有良好的光电转换性能，其光电转换效率可达6.2%。在量子点敏化电池对电极中，该薄膜可作为锚定剂稳定量子点的位置，并提高电池的光电转换效率。同时，本文还分析了影响薄膜性能的因素，并提出了优化措施。因此，电泳沉积Cu2ZnSnS4薄膜具有重要的应用价值，可用于制备高效率的量子点敏化电池。
关键词：电泳沉积；Cu2ZnSnS4薄膜；量子点敏化电池；光电转换效率
ABSTRACT
ThispaperexplorestheapplicationofCu2ZnSnS4thinfilmpreparedbyelectrophoreticdepositionmethodinthecounterelectrodeofquantumdot-sensitizedsolarcells.TheresultsshowthattheCu2ZnSnS4thinfilmpreparedbyelectrophoreticdepositionmethodhasgoodphotoelectricconversionperformance,anditsphotoelectricconversionefficiencycanreach6.2%.Inthecounterelectrodeofquantumdot-sensitizedsolarcells,thefilmcanserveasananchortostabilizethepositionofquantumdotsandimprovethephotoelectricconversionefficiencyofthecell.Atthesametime,thispaperalsoanalyzesthefactorsthataffecttheperformanceofthefilmandproposesoptimizationmeasures.Therefore,theelectrophoreticdepositionCu2ZnSnS4thinfilmhasimportantapplicationvalueandcanbeusedtopreparehigh-efficiencyquantumdot-sensitizedsolarcells.
Keywords:electrophoreticdeposition;Cu2ZnSnS4thinfilm;quantumdot-sensitizedsolarcell;photoelectricconversionefficiency
一、引言
随着全球能源需求的增加和化石能源的日益枯竭，太阳能作为一种清洁、可再生、无限的能源逐渐被人们所关注。光伏电池作为太阳能转换电能的主要设备，已经成为人们研究的重点。其中，量子点敏化电池是近年来研究的热点之一，其具有较高的光电转换效率和低成本的优势。量子点敏化电池的主要结构包括工作电极、电解质、量子点和电子传输材料等。
在量子点敏化电池中，工作电极的对电极材料是影响电池光电转换效率的重要因素。对电极材料需要具有良好的电化学稳定性、导电性能和接触性质，能够催化电荷转移反应和抑制电子回流。目前，研究者们主要采用氧化物、碳材料、针状结构等材料作为对电极材料，但它们存在诸如成本高、可再生性差等缺点。
近年来，Cu2ZnSnS4(CZTS)作为一种新型的光伏材料受到人们的关注。CZTS是一种I-III-VI4型四元化合物半导体材料，晶体结构稳定，可以通过多种方法制备得到。其中，电泳沉积法具有简单、可控性好、成本低等优点，成为CZTS薄膜制备的首选方法之一。本文以电泳沉积法制备的CZTS薄膜为研究对象，探究了其在量子点敏化电池对电极中的应用，为推动该薄膜的应用研究提供参考。
二、实验
2.1实验材料和方法
实验中采用了以下材料：氯铜(II)酸、氯化锌、氯化锡、硫化物、环己酮、柠檬酸、钙钛矿晶粒、玻璃基板等。
2.2实验步骤
1.制备CZTS浆料
将氯化铜、氯化锌和氯化锡溶解于环己酮中，加入硫化物后，用超声波震荡30min，经过搅拌和过滤，制备CZTS浆料。
2.电泳沉积制备CZTS薄膜
将制备好的CZTS浆料倒入电解槽中，将玻璃基板放入电解槽中，在电极板上施加电压，通过电泳沉积的方法制备CZTS薄膜。
3.制备钙钛矿晶粒
将柠檬酸和钙离子的溶液混合后滴加到硝酸钛溶液中，通过水热法制备钙钛矿晶粒。
4.制备量子点敏化电池
将制备好的CZTS薄膜和钙钛矿晶粒按照一定的比例混合，涂覆到导电玻璃上，构筑量子点敏化电池。
5.测量样品性能
通过分