利用半導(dǎo)體材料光電化學(xué)分解水,即將太陽能轉(zhuǎn)換成氫氣是一種前景光明的技術(shù),因?yàn)闅錃馐且环N重要的工業(yè)試劑和潛在的未來能源。由于其接近理想的能帶結(jié)構(gòu)、優(yōu)異的電荷載流子傳輸性質(zhì)和相對較低的制備成本,Si是應(yīng)用最廣泛的窄帶隙半導(dǎo)體。對于光解水系統(tǒng)來說,Si也是一種較為合適的半導(dǎo)體光陰極材料。但是,基于Si基片的光陰極仍然面臨著穩(wěn)定性不佳、表面光吸收不足和表面生成H2反應(yīng)動(dòng)力較低等關(guān)鍵挑戰(zhàn)。為制備穩(wěn)定、高效和經(jīng)濟(jì)的Si光陰極,必須要探索出相應(yīng)的策略來克服這些挑戰(zhàn),本論文基于此出發(fā)點(diǎn)開展了如下主要研究內(nèi)容:（1）我們制備了一種高效穩(wěn)定的多晶p型Si光陰極。多晶Si表面通過兩步金屬催化化學(xué)腐蝕方法制備了納米類金字塔結(jié)構(gòu),接著在其表面重?fù)诫s形成n+,并利用原子層沉積制備了超薄Al₂O₃保護(hù)層。所制備的納米類金字塔結(jié)構(gòu)n+p多晶Si光陰極在Al₂O₃薄膜覆蓋后能夠表現(xiàn)出持續(xù)穩(wěn)定的光電化學(xué)制氫,長達(dá)100個(gè)小時(shí)。由于電極表面光反射的降低、表面有效面積和少數(shù)載流子壽命的增加,在Pt修飾電極表面后其太陽能到氫氣的轉(zhuǎn)換效率能夠可...

【文章頁數(shù)】：62 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
中文摘要
Abstract
第一章 引言
    1.1 概論
    1.2 半導(dǎo)體光催化分解水制氫
        1.2.1 半導(dǎo)體光催化分解水制氫的原理
        1.2.2 半導(dǎo)體光催化分解水制氫的研究進(jìn)展
    1.3 Si光陰極光催化分解水制氫
        1.3.1 Si的特性
        1.3.2 Si光陰極光催化分解水制氫的研究進(jìn)展
        1.3.3 Si光陰極光催化分解水制氫的研究策略
    1.4 論文的主要研究內(nèi)容
    參考文獻(xiàn)
第二章 實(shí)驗(yàn)用品與樣品表征方法
    2.1 實(shí)驗(yàn)材料與儀器設(shè)備
    2.2 樣品結(jié)構(gòu)的表征
        2.2.1 掃描電子顯微鏡
        2.2.2 透射電子顯微鏡
        2.2.3 X射線光電子能譜
    2.3 樣品性能的表征
        2.3.1 少數(shù)載流子壽命
        2.3.2 光學(xué)性能表征
        2.3.3 光電化學(xué)性能表征
    參考文獻(xiàn)
第三章 表面納米金字塔結(jié)構(gòu)p型多晶Si光陰極特性研究
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)方法
        3.2.1 多晶Si納米金字塔結(jié)構(gòu)的制備
        3.2.2 Al₂O₃薄膜的制備
        3.2.3 Pt顆粒的沉積
    3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
        3.3.1 多晶Si表面納米金字塔結(jié)構(gòu)的影響
        3.3.2 電極表面Al₂O₃薄膜的影響
        3.3.3 Pt顆粒修飾的影響
    3.4 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第四章 單晶n型Si光陰極特性研究
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)部分
        4.2.1 電極的制備
        4.2.2 Al₂O₃薄膜的制備
    4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
        4.3.1 n型Si光陰極的原理與結(jié)構(gòu)表征
        4.3.2 Al₂O₃薄膜的作用
        4.3.3 Pt催化劑的作用
        4.3.4 表面重?fù)诫sn+層的作用
    4.4 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第五章 總結(jié)
攻讀碩士學(xué)位期間公開發(fā)表的論文及科研成果
致謝



本文編號(hào)：4049150