光伏材料物理-量子点太阳能电池2方法技巧.ppt

量子点太阳能电池;量子点的概念 量子点(QuantumDots一QDs)是准零维的纳米材料，由少量的原子所构成。是指颗粒半径(或三个维度的尺寸)小于材料激子玻尔半径的金属或半导体颗粒，其内部电子在各方向上的运动都受到局限，所以量子局限效应特别显著。由于量子局限效应会导致类似原子的不连续电子能级结构，因此量子点又被称为“人造原子”。 如果将某一个维度的尺寸缩到小于一个波长，此时电子只能在另外两个维度所构成的二维空间中自由运动，这样的系统我们称之为量子阱；如果我们再将另一个维度的尺寸缩到小于一个波长，则电子只能在一维方向上运动，我们称之为量子线；当三个维度的尺寸都缩到一个波长以下时，就成为量子点了。 ;能态密度 对于不同维度的电子体系，许多独特的光学性质来源于它们的态密度。态密度是指单位体积在能量E附近单位能量间隔内的电子态数。每一个量子态可被自旋向上和向下的两个电子所占据。;Quantum well: particle confined by a 1-D potential well, but free in other 2-D, quantum states labeled by n, kx and ky: ;量子点的制备方法;量子点的制备方法;量子点的制备方法小结;;Quantum Dots  - Quantum Confinement ; Concept of Quantum Confinement Effect ;;;;Exciton Bohr Diameter; ;Optical Properties Of Quantum Dots;传统染料和量子点的区别;(A) Excitation ( dashed) and fluorescence ( solid) spectra of fluorescein; (B) A typical water-soluble nanocrystal sample in PBS;染色稳定性;量子点在生物上的应用;单个波长可激发所有的量子点，而不同染料分子的荧光探针需多个激发波长。 应用范围广：可用于多领域和多仪器 多种颜色：颜色取决于量子点的大小，在同一激发波长下，可发出多种激发光，达到同时检测多种指标的要求。 抗光致漂白性 安全：细胞毒性低，可用于活细胞及体内研究 荧光时间长：荧光时间较普通荧光分子长数千倍，便于长期跟踪和保存结果;QD可用于非同位素标记的生物分子的超灵敏检测，如在QD表面连接上巯基乙酸（HS-CH2COOH),从而使量子点既具有水溶性，还能与生物分子（如蛋白质、多肽、核酸等）结合，通过光致发光检测出QD，从而使生物分子识别一些特定的物质。;量子点在生物上的应用（传??器）;生物芯片技术：量子点色彩的多样性满足了对生物高分子（蛋白质、DNA）所蕴含海量信息进行分析的要求：;利用量子点观察细胞分裂过程;在生物检测中的其它应用;;*;量子点中间带材料可通过尺寸为纳米量级的半导体量子点镶嵌在三维的宽带隙半导体材料中来实现 量子点为势阱，宽带隙半导体为势垒。;(1)要求价带到中间带的吸收系数比中间带到导带的吸收系数大； (2)要求中间带必须是半满的，且应有足够的电子空穴密度，能够满足电子从价带到中间带然后从中间带到导带的跃迁需求； (3)要求量子点具有合适的尺寸、形状以及组分，以获得位于价带和导带中间合适位置的局域能级； (4)要求量子点间形成紧密的三维周期排列; (5)要求量子点阵列中量子点单元尺寸均一度好（尺寸分散性10%）; ;（四）量子点多激子太阳能电池;（五）量子点染料敏化太阳能电池;（1）在包覆剂TOP或TOPO的作用下合成单分散的量子点悬浮液； （2）将光阳极材料浸入双功能分子连接剂（常用COOH-R-SH）中，连接剂的COOH-将与TiO2表面的-OH基产生化学连接； （3）将修饰后的光阳极材料浸入量子点溶液中几小时或几天，使量子点与光阳极表面的功能基团-SH产生化学吸附作用。 至此完成单分散量子点与光阳极材料的化学吸附;多分散量子点用巯基苯（C6H5SH）衍生物进行修饰。巯基苯起着分子偶极子的作用;基于QDSC 的三结叠层太阳能电池