【摘 要】
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氧化镍(NiO),属于直接宽带隙p型半透明半导体氧化物,具有优异的化学稳定性、磁学及光电性能,在很多应用领域中是一种有前途的候选材料。本课题针对NiO薄膜在染料敏化太阳能电池工作电极方面的应用要求,基于溶胶-凝胶法对NiO基薄膜的形貌结构、光学、电学性能的优化展开系统的研究,主要研究内容包括以下三个方面:首先,研究了Cu掺杂对NiO薄膜物理性能的影响。研究表明,制备的Ni1-xCuxO薄膜受Cu掺
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氧化镍（NiO）,属于直接宽带隙p型半透明半导体氧化物,具有优异的化学稳定性、磁学及光电性能,在很多应用领域中是一种有前途的候选材料。本课题针对NiO薄膜在染料敏化太阳能电池工作电极方面的应用要求,基于溶胶-凝胶法对NiO基薄膜的形貌结构、光学、电学性能的优化展开系统的研究,主要研究内容包括以下三个方面:首先,研究了Cu掺杂对NiO薄膜物理性能的影响。研究表明,制备的Ni1-xCuxO薄膜受Cu掺杂的影响存在残余张应力,在x=0.06时残余应力最小;随着掺杂浓度的增加,薄膜的致密性增强,晶粒尺寸减小、可见光透过性减弱、禁带宽度减小;薄膜的载流子浓度几乎是恒定的,载流子迁移率是先增大后减小,电阻率先减小后增大,且在x=0.06时取得最小值,约为182.1??cm。该部分的系统研究,进一步明确了Cu掺杂对NiO薄膜物理性能的影响。其次,进一步研究了Cu-K共掺杂对NiO薄膜物理性能的影响。研究表明,制备的Ni1-2xCuxKxO薄膜中存在残余张应力与择优取向,且择优取向随掺杂浓度的增加由（2 0 0）转变为（1 1 1）;表面形貌受到Cu、K掺杂浓度的影响;除x=0.02外,薄膜的可见光透过能力相对低于未掺杂薄膜的;随着掺杂浓度的增加,薄膜的载流子浓度几乎不变,载流子迁移率逐渐增大,电阻率呈现减小的趋势,且在x=0.03时取得最小值,约为90.44??cm;在x=0.02时,Ni1-2xCuxKxO薄膜的品质因子取得最大值。Cu-K共掺杂NiO薄膜在透明导电材料应用中具有一定的可开发性和应用潜力。最后,通过填充-腐蚀Zn O的方式探究多孔NiO薄膜的制备。研究表明,Zn O的填充-腐蚀对多孔NiO薄膜的结晶状态有一定的劣化影响;随着Zn O填充量的增加,多孔NiO薄膜的颗粒逐渐细化,单位体积内的孔隙数量增加,多孔结构越来越明显;在Zn O填充量为15 at.%时,多孔NiO薄膜应是最有可能适用于染料敏化太阳电池光阴极的;Zn O以非晶态的形式残留在多孔NiO薄膜中,薄膜的透过率、吸收系数及禁带宽度的变化与薄膜的表面形貌有关。
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