| 摘要 | 第3-4页 |
| abstract | 第4-5页 |
| 第1章 绪论 | 第10-30页 |
| 1.1 引言 | 第10-12页 |
| 1.1.1 光能转化为热能 | 第10-11页 |
| 1.1.2 光能?电能转化 | 第11页 |
| 1.1.3 光能?化学能转化 | 第11-12页 |
| 1.2 光催化水分解制氢的基本原理 | 第12-14页 |
| 1.3 光电催化(PEC)分解水制氢 | 第14-18页 |
| 1.3.1 PEC分解水制氢的基本原理 | 第14-15页 |
| 1.3.2 高效光解水半导体催化剂的基本要求 | 第15-16页 |
| 1.3.3 常见光电解水阴极半导体材料 | 第16-18页 |
| 1.4 铜铟镓硒(CIGS)的性质及研究进展 | 第18-26页 |
| 1.4.1 CIGS材料的基本性质 | 第18-19页 |
| 1.4.2 CIGS薄膜的制备方法 | 第19-21页 |
| 1.4.3 CIGS材料在光伏领域的应用和研究 | 第21-23页 |
| 1.4.4 CIGS在光电解水体系的应用 | 第23-25页 |
| 1.4.5 CIGS光电阴极存在的问题 | 第25-26页 |
| 1.5 原子层沉积技术 | 第26-27页 |
| 1.6 本论文研究工作设想 | 第27-30页 |
| 1.6.1 选题意义 | 第27页 |
| 1.6.2 工作设想 | 第27-30页 |
| 第2章 实验方法 | 第30-40页 |
| 2.1 实验试剂以及仪器 | 第30-32页 |
| 2.1.1 实验试剂 | 第30-31页 |
| 2.1.2 实验仪器 | 第31-32页 |
| 2.2 基本表征方法 | 第32-34页 |
| 2.2.1 场发射扫描电子显微镜(SEM) | 第32页 |
| 2.2.2 场发射透射电子显微镜(TEM) | 第32页 |
| 2.2.3 X射线衍射分析(XRD) | 第32页 |
| 2.2.4 X射线光电子能谱(XPS) | 第32-33页 |
| 2.2.5 紫外-可见光谱(UV-Vis) | 第33页 |
| 2.2.6 光致发光光谱(PL) | 第33页 |
| 2.2.7 椭偏仪 | 第33页 |
| 2.2.8 电感耦合等离子体-原子发射光谱(ICP-OES) | 第33-34页 |
| 2.2.9 激光显微拉曼光谱仪 | 第34页 |
| 2.2.10 瞬态荧光光谱测试系统(TR-PL) | 第34页 |
| 2.3 光电阴极性能表征 | 第34-40页 |
| 2.3.1 电流密度?电压曲线(I?V曲线) | 第34-35页 |
| 2.3.2 光电流密度?时间曲线(I?t曲线) | 第35-36页 |
| 2.3.3 施加电压光-电转化效率(ABPE) | 第36页 |
| 2.3.4 光-电转化效率(IPCE) | 第36页 |
| 2.3.5 电化学阻抗谱(EIS) | 第36-37页 |
| 2.3.6 莫特?肖特基曲线(M?S曲线) | 第37页 |
| 2.3.7 产氢效率测试 | 第37-40页 |
| 第3章 两步法实现CIGS电极表面产氢性能的增强 | 第40-54页 |
| 3.1 产氢助剂的选择 | 第40页 |
| 3.2 Pt助剂在光电电极上的负载方式 | 第40-41页 |
| 3.2.1 光电化学沉积(Photo-electrodeposition PED) | 第40-41页 |
| 3.2.2 溅射沉积法(Sputter) | 第41页 |
| 3.3 两步镀铂法制备Pt助催化剂 | 第41-44页 |
| 3.3.1 CIGS/CdS异质结的制备 | 第42页 |
| 3.3.2 TiO_2原子层沉积薄膜 | 第42-43页 |
| 3.3.3 助催化剂的负载 | 第43-44页 |
| 3.4 结果与讨论 | 第44-52页 |
| 3.4.1 CIGS光电阴极的SEM表征 | 第44-45页 |
| 3.4.2 不同负载方式下的Pt助剂的TEM表征 | 第45-48页 |
| 3.4.3 负载不同方法Pt助剂的CIGS光电阴极的光电性能表征 | 第48-50页 |
| 3.4.4 不同负载方法制备的Pt助剂的EIS阻抗表征 | 第50-52页 |
| 3.4.5 不同负载方法制备的Pt助剂的动力学表征 | 第52页 |
| 3.5 本章小结 | 第52-54页 |
| 第4章 CIGS光电阴极界面缺陷的消除 | 第54-74页 |
| 4.1 CdS/保护层TiO_2界面缺陷的影响 | 第54页 |
| 4.2 Al_2O_3薄膜的钝化作用 | 第54-55页 |
| 4.3 Al_2O_3界面层钝化的CIGS光电阴极的制备 | 第55-57页 |
| 4.3.1 CIGS/CdS异质结的制备 | 第55页 |
| 4.3.2 Al_2O_3钝化层的制备 | 第55-56页 |
| 4.3.3 TiO_2保护层的制备 | 第56页 |
| 4.3.4 助催化剂的负载 | 第56页 |
| 4.3.5 CIGS固态器件的制备 | 第56-57页 |
| 4.4 实验结果与讨论 | 第57-72页 |
| 4.4.1 CIGS光电阴极的SEM表征 | 第57页 |
| 4.4.2 Al_2O_3薄膜的TEM表征 | 第57-59页 |
| 4.4.3 Al_2O_3薄膜的XPS表征 | 第59页 |
| 4.4.4 CIGS光电阴极的PL光谱表征 | 第59-61页 |
| 4.4.5 CIGS光电阴极的暂态电流测试 | 第61-62页 |
| 4.4.6 CIGS光电阴极固态电流-电压曲线 | 第62-63页 |
| 4.4.7 不同厚度Al_2O_3钝化的CIGS光阴极的电流-电压图 | 第63-64页 |
| 4.4.8 CIGS光电阴极的能带示意图 | 第64-65页 |
| 4.4.9 界面钝化的CIGS光电阴极的电流密度-电压图 | 第65-66页 |
| 4.4.10 CIGS光电阴极的施加电压光-电转化效率图(ABPE) | 第66-67页 |
| 4.4.11 界面钝化的CIGS光阴极的光-电转换效率图(IPCE) | 第67-68页 |
| 4.4.12 界面钝化的CIGS光阴极的产氢性能图 | 第68页 |
| 4.4.13 界面钝化的CIGS光阴极的电流密度-时间图 | 第68-69页 |
| 4.4.14 CIGS光电阴极反应后的形貌表征 | 第69-70页 |
| 4.4.15 CIGS光阴极在强酸性溶液中的光电性能 | 第70-71页 |
| 4.4.16 CIGS-BiVO_4光电化学串联电池 | 第71-72页 |
| 4.5 本章小结 | 第72-74页 |
| 第5章 非Cd系CIGS光电阴极的构建及光电催化活性 | 第74-86页 |
| 5.1 前言 | 第74-75页 |
| 5.1.1 常见的n型半导体材料(buffer layer) | 第74页 |
| 5.1.2 n型半导体材料TiO_2 | 第74-75页 |
| 5.1.3 Al_2O_3界面钝化层 | 第75页 |
| 5.1.4 惰性气体下的热处理过程 | 第75页 |
| 5.2 非Cd系CIGS光电阴极的制备 | 第75-76页 |
| 5.2.1 CIGS吸收层的制备 | 第75页 |
| 5.2.2 原子层沉积薄膜的制备 | 第75-76页 |
| 5.2.3 惰性气体下的热处理(post-annealing in N_2-NPA) | 第76页 |
| 5.2.4 助催化剂的负载 | 第76页 |
| 5.3 实验结果与讨论 | 第76-84页 |
| 5.3.1 CIGS光电阴极的SEM表征 | 第76-77页 |
| 5.3.2 TiO_2薄膜热处理前后的XRD表征 | 第77页 |
| 5.3.3 TiO_2薄膜热处理前后的Raman表征 | 第77-78页 |
| 5.3.4 TiO_2薄膜热处理前后的莫特-肖特基曲线(M-S plot) | 第78-79页 |
| 5.3.5 TiO_2薄膜的UV-vis表征 | 第79页 |
| 5.3.6 焙烧前后Al_2O_3钝化的CIGS的Raman表征 | 第79-80页 |
| 5.3.7 CIGS光电阴极的莫特-肖特基曲线图 | 第80-81页 |
| 5.3.8 CIGS光阴极光电响应性能 | 第81-82页 |
| 5.3.9 CIGS光阴极的暂态电压变化图 | 第82-83页 |
| 5.3.10 CIGS光阴极的光-电转换效率图(IPCE) | 第83页 |
| 5.3.11 CIGS光电阴极的电流密度-时间图 | 第83-84页 |
| 5.4 本章小结 | 第84-86页 |
| 第6章 结论与展望 | 第86-90页 |
| 6.1 结论 | 第86-87页 |
| 6.2 本论文创新点 | 第87页 |
| 6.3 展望 | 第87-90页 |
| 参考文献 | 第90-102页 |
| 发表论文和参加科研情况说明 | 第102-104页 |
| 致谢 | 第104页 |
