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铜铟镓硒光电阴极的可控设计合成及在光解水中的应用

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

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