薄膜材料与技术小论文
AZO薄膜的溶胶-凝胶制备与氮气热处理-材料科学研究论文
AZO薄膜的溶胶-凝胶制备与氮气热处理金巨江，靳正国天津大学材料学院，天津 (300072)E-mail：*****************℃摘要：本文通过Sol-Gel法制备了透明导电AZO薄膜，在氮气气氛下对薄膜进行了3001个小时的热处理。
XPS、XRD、SEM、UV-Vis和四探针仪表征了薄膜的结构与性能。
结果表明，适当增加掺杂量能提高薄膜的电导率，过多的掺杂反而会降低电导率。
掺杂量对薄膜在可见光范围内透射率影响不大，可见光透射率均大于80%。
低温氮气热处理可以显著提高薄膜电导率，方阻最低可达270Ω/□。
关键词：sol-gel法，AZO，透射率，电导率，方阻1.引言ZnO是一种直接带隙的宽禁带半导体材料，室温下的禁带宽度为3.25eV，激子束缚能高达60meV。
ZnO薄膜具有成本低廉、无毒、热稳定性高等优点，在短波长发光和激光器件等方面有着广泛的应用前景。
在氧化锌薄膜中掺入铝、锂、氟[4]等杂质，可以有效的提高薄膜的电导率，改善薄膜的性能[1]。
据报道，ZnO薄膜的制备方法很多，主要包括：溅射法[2]，脉冲激光沉积法[3]，喷雾热分解[4]，化学气相沉积法[5]，分子束外延法[6]和溶胶—凝胶法[7]等。
溶胶-凝胶方法具有方法简便、不需特殊设备，后处理温度低、对衬底要求比较宽，组成掺杂和厚度容易控制、廉价和适于制备大面积薄膜等优点，是ZnO薄膜制备研究方法的热点之一。
AZO薄膜是一种透明导电膜，在可见光范围内具有很高的透过性(T%>80)，近中红外光范围内具有很高的反射率(R%>60)及优良的导电性(p<l0-3Ω·cm)等。
因此该薄膜具有与ITO(In2O3：Sn)薄膜相比拟的光学和电学特性，而且制备工艺简单、价格低、无毒和稳定性好等性能特征，逐渐成为ITO 薄膜的最佳替代材料，并作为新一代透明导电材料引起广泛的关注。
本文主要研究了sol-gel法ZnO薄膜的Al掺杂改性，低温氮气气氛处理对薄膜性能的影响以及AZO薄膜空气下的性能-温度稳定性。
薄膜生长的原理范文
薄膜生长的原理范文薄膜生长是一种通过在基底上逐层沉积材料来制备薄膜的过程。
薄膜生长技术在许多领域中被广泛应用，如半导体器件、薄膜太阳能电池、涂层技术、生物传感器等。
薄膜生长的原理涉及材料的原子或分子沉积、表面扩散、自组装等过程。
本文将详细介绍薄膜生长的原理。
首先，薄膜生长涉及材料的原子或分子在基底表面的沉积过程。
在薄膜生长中，一般采用物理气相沉积（PVD）或化学气相沉积（CVD）等方法。
在PVD中，材料通常以固体的形式存在，通过激光蒸汽、电子束蒸发等方式将材料蒸发到真空腔体中，然后沉积到基底表面。
在CVD中，材料以气体的形式存在，反应气体通过化学反应生成沉积材料，并在基底表面上沉积。
这些方法中，材料的原子或分子需要穿过气体或真空中的传递路径，然后与基底表面发生相互作用，并最终沉积到基底表面上。
其次，薄膜生长还涉及沉积材料的表面扩散。
由于沉积材料和基底的晶体结构不匹配，沉积过程中会产生应变能，而表面扩散可以减小材料的应变能。
表面扩散是指原子或分子在表面上的迁移过程，使得材料可以在基底表面上扩散形成更大晶体的过程。
表面扩散是通过原子或分子的跳跃运动来实现的，这种跳跃过程受到热能的影响。
在薄膜生长过程中，通常会提供适当的热能，以促进表面扩散，使得材料更好地填充基底表面。
此外，薄膜生长还涉及材料的自组装。
自组装是指原子、分子或纳米颗粒自发地在基底表面上组装成有序结构的过程。
材料的自组装通常受到表面能、体能和介面能的影响。
表面能是指材料表面的自由能，体能是指材料的体积自由能，介面能是指材料与基底之间的能量。
当材料在基底表面上形成一定的有序结构时，可以通过降低介面能来减小自由能，从而提高生长速率和质量。
自组装还可以通过改变材料的结构和形貌来调控其性能，如提高材料的导电性、光学性能等。
总之，薄膜生长的原理涉及材料的原子或分子沉积、表面扩散和自组装等过程。
通过控制这些过程的条件和参数，可以实现对薄膜的生长速率、厚度、晶体结构和形貌的调控。
(完整word)PECVD制备氮化硅薄膜的研究进展
毕业设计（论文)（ 2013 届）题目 PECVD制备氮化硅薄膜的研究进展学号 1003020147姓名钟建斌所属系新能源科学与工程学院专业材料加工及技术应用班级 10材料（1）班指导教师胡耐根新余学院教务处制目录摘要 0Abstract .............................. 错误!未定义书签。
第一章氮化硅薄膜的性质与制备方法 (2)1.1 氮化硅薄膜的性质 (2)1。
2 与常用减反射膜的比较 (4)1。
3 氮化硅薄膜的制备方法 (5)第二章工艺参数对PECVD法制备氮化硅减反膜性能的影响研究82.1 温度对双层氮化硅减反膜性能的影响 (9)2.2 射频频率对双层氮化硅减反膜性能的影响 (9)2.3 射频功率对双层氮化硅性能的影响 (10)2。
4 腔室压力对氮化硅减反膜性能的影响 (11)2。
5 优化前后对太阳电池电性能对比分析 (12)第三章结论与展望 (13)参考文献 (15)致谢 (16)PECVD 制备氮化硅薄膜的研究进展摘要功率半导体器件芯片制造过程中实际上就是在衬底上多次反复进行的薄膜形成、光刻与掺杂等加工过程，其首要的任务是解决薄膜制备问题.随着功率半导体器件的不断发展,要求制备的薄膜品种不断增加,对薄膜的性能要求日益提高，新的制备方法随之不断涌现，并日趋成熟。
以功率半导体器件为例,早期的器件只需在硅衬底上生长热氧化硅与单层金属膜即可；随着半导体工艺技术的进步和发展，为了改进器件的稳定性与可靠性还需淀积 PSG 、Si 3N 4、半绝缘多晶硅等等钝化膜.氮化硅是一种性能优良的功能材料，它具有良好的介电特性（介电常数低、损耗低)、高绝缘性，而且高致密性的氮化硅对杂质离子，即使是很小体积的 Na +都有很好的阻挡能力。
因此, 氮化硅被作为一种高效的器件表面钝化层而广泛应用于半导体器件工艺中。
等离子增强型化学气相淀积（PECVD)是目前较为理想和重要的氮化硅薄膜制备方法。
ZnO薄膜的制备及其光学性质的研究
山东建筑大学硕士学位论文
关键词：ＺｎＯ薄膜，射频磁控溅射，光波导，Ｘ一射线衍射，ｃ轴取向
山东建筑大学硕士学位论文
Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ｏｆ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ＺｎＯ Ｆｉｌｍｓ
ＡＢＳＴＲＡＣＴ
Ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ（ＺｎＯ）ｉｓ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ＩＩ－ＩＶ ｃｏｍｐｏｕｎｄ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｗｉｔｈ ａ ｗｉｄｅ ｄｉｒｅｃｔ ｂａｎｄ ｇａｐ ｏｆ ３．３ｅＶ ａｔ ｒｏｏｍ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ａ ｌａｒｇｅ ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ ｂｉｎｄｉｎｇ ｅｎｅｒｙ ｏｆ ６０ｍｅＶ．ＺｎＯ ｆｉｌｍｓ ｈａｖｅ ｍａｎｙ ｒｅａｌｉｚｅｄ ａｎｄ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｉｎ ｍａｎｙ ｆｉｅｌｄｓ， ｓｕｃｈ ａｓ ｓｕｒｆａｃｅ ａｃｏｕｓｔｉｃ ｗａｖｅ ｄｅｖｉｃｅｓ，ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ，ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ ｐｈｏｔｏｄｅｔｅｃｔｏｒｓ，ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅｓ，ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｄｅｖｉｃｅｓ，ｇａｓ ｓｅｎｓｏｒｓ ａｎｄ ｐｌａｎａｒ ｏｐｔｉｃａｌ ｗａｖｅｇｕｉｄｅｓ，ｅｔｃ，ｄｕｅ ｔｏ ｔｈｅｉｒ ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ ｏｐｔｉｃａｌ ａｎｄ ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ．Ｉｎ ｒｅｃｅｎｔ ｙｅａｒｓ，ｗｉｔｈ ｗｉｄｅｓｐｒｅａｄ ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ ｉｎ ｓｈｏｒｔ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ ｄｅｖｉｃｅｓ，
聚丙烯薄膜的研究及应用
聚丙烯薄膜的研究及应用摘要：本文对国产及国外聚丙烯薄膜之间的主要技术指标进行试验对比分析，进行了大量的试验数据论证及完整数据报告，增加了聚丙烯薄膜性能方面技术储备。
关键词：聚丙烯薄膜；试验；论证；技术储备1具体实施方案1.1对材料进行理化试验A代表国外某聚丙烯薄膜，B代表国内某薄膜，C代表国内另外某薄膜。
通过对A、B、C三家共计6种规格含单粗R及双粗RR型聚丙烯薄膜进行理化性能试验。
试验内容及测试测试结果具体见表1。
表1 A、B、C三家不同规格薄膜材料测试项目及测试结果通过试验对比与分析：①厚度方面：RR12μm(A)、RR12.7μm(A)平均偏差率较高，并且最大偏差率与最小偏差率跨度较大，聚丙烯薄膜均匀性较差。
②密度（g/cm3)、相对介电常数、空隙率、表面粗糙度、体积电阻率等方面：几种材料规格均满足要求，并差别不大。
A厂家两种规格薄膜的空隙率平均值均低于B、C厂家的四种规格。
收缩率方面，其中RR12μm(A)大于国内标准要求。
介质损耗因数方面：A薄膜高于B、C两家薄膜。
③熔点（℃）：其中A薄膜只有一个熔点，熔点以外无熔融小峰；而B、C两家的4种规格薄膜在熔点以外有熔融小峰。
经过分析，当T>132℃时，聚丙烯薄膜熔融曲线上的低温峰应归结为切向片晶的熔融，而高温峰则对应于径向片晶及熔融重结晶后的切向片晶的熔融；当T<132℃时，熔融双峰分别来自于Α及Β型球晶的熔融；因在当117℃<T<136℃时，大分子有足够的时间进行排列,因而所得的片晶较完善，且排列规整。
由于所有片晶厚度相差不大，所以只出现1个熔融峰；当T>136℃时，片晶厚度分布出现双峰,自然导致了高温区的熔融双峰现象，第一个峰是晶粒的解取向，第二个峰是晶粒的熔融所产生的。
④电弱点方面：均满足国标及试验要求。
只是当电气强度（V/μm）逐级上升时，6种规格薄膜存在不同的电弱点。
⑤拉伸强度纵/横（Mpa）、断裂伸长率纵/横（%）：A薄膜比B、C均匀。
二氧化硅膜制备
二氧化硅薄膜的制备及应用学号：************ **：**专业班级：应用物理指导老师：常启兵老师完成时间：2012-10-23 材料科学与工程学院摘要近年来，多孔Ｓｉ０２薄膜的制备及其性能表征的研究已成为材料相关领域的热点之一。
在众多的应用中，多孔Ｓｉ０２薄膜作为绝热材料的应用有着极其重要的意义，多孔Ｓｉ０２薄膜作为热绝缘材料层，用来阻隔硅基底中热电层上的热扩散。
本论文介绍了目前制备多孔Ｓｉ０２薄膜的主要工艺技术，对各工艺技术进行比较，对实验工艺进行了探索。
采用溶胶一凝胶法在硅基片上制备有隔热效果的多孔Ｓｉ０２薄膜材料，以正硅酸乙酯（ＴＥＯＳ）为原料，乙醇、乙二醇乙醚、异丙醇、水等为溶剂，再添加一定的有机添加剂、在碱催化条件下制备Ｓｉ０２溶胶，陈化后的胶体提拉成膜。
二氧化硅薄膜具有良好的硬度、光学、介电性质及耐磨、抗蚀等特性,在光学、微电子等领域有着广泛的应用前景,是目前国际上广泛关注的功能材料。
通过不同的实验条件制备出各种参数的薄膜，分析加水量的多少、溶胶配比、退火温度、陈化时间等因素对薄膜的影响。
凝胶在陈化过程发生的物理化学变化、对热处理工艺中对应力，毛细管力的处理方法、化学添加剂在干燥过程中的作用溶胶．凝胶法制备多孔Ｓｉ０２薄膜的最佳工艺进行了探讨。
经过实验分析讨论，得出正硅酸乙酯：Ｈ２０＝１：１．５时的加水量，采用混合溶剂的方法，用碱催化的方法，用真空干燥箱加速溶胶速度，采用分段方法进行加热，能够得到符合隔热要求的薄膜。
利用红外光谱分析、差热分析（ＤＴＡ）、扫描电镜（ＳＥＭ）、椭圆偏振仪等测试手段对薄膜的成分、表面形貌进行了分析，用粘度计测试了溶胶粘度变化、不同催化方式下的凝胶时间，用自制的设备测试了最终得到薄膜的热导率。
红外光谱分析表明所得薄膜的主要成分是Ｓｉ０２：差热分析结果表明从室温到２５０℃之间有大量的放热峰，是热处理中去除水和．ＯＨ基团最关键的时段，将这段时间的升温速度控制为０．５”Ｃ／ｍｉｎ；椭圆偏振仪和扫描电镜（ＳＥＭ）分析表明所得薄膜表面形貌良好，薄膜厚度为７００－８００ｒｉｍ；扫描电镜（ＳＥＭ）分析表明薄膜由紧密排列的Ｓｉ０２颗粒组成，颗粒和孔径的大小为３０－５０ｎｍ；由通过椭圆偏振仪得到的折射率计算出薄膜的孔隙率为５０％以上。
纳米薄膜技术的基础知识及纳米薄膜的应用论文 精品
薄膜物理与技术大作业纳米薄膜技术的基础知识及纳米薄膜的应用作者姓名学号专业指导教师姓名目录摘要 (2)一、纳米薄膜的分类 (2)二、纳米薄膜的光学、力学、电磁学与气敏特性 (3)三、纳米薄膜的制备技术 (6)四、纳米薄膜的应用 (17)五、参考文献 (19)摘要纳米薄膜材料是一种新型材料，指由尺寸为纳米数量级(1~100nm)的组元镶嵌于基体所形成的薄膜材料，它兼具传统复合材料和现代纳米材料二者的优越性，由于其特殊的结构特点，使其作为功能材料有广泛的应用价值。
纳米薄膜是纳米薄膜可以改善一些机械零部件的表面性能，以减少振动，降低噪声，减小摩擦，延长寿命。
这些薄膜在刀具、微机械、微电子领域作为耐磨、耐腐蚀涂层及其它功能涂层获得重要应用。
目前，科研人员已从单一材料的纳米薄膜转向纳米复合薄膜的研究，薄膜的厚度也由数微米发展到数纳米的超薄膜。
同时，纳米薄膜的表面微观结构，纳米薄膜对敏化电池光电效率的影响及结晶机制与薄膜对电磁波屏蔽特性的影响都有至关重要的科学贡献。
关键词：纳米薄膜性能功能一、纳米薄膜的分类(1)据用途划分纳米薄膜可按用途分为纳米功能薄膜和纳米结构薄膜。
纳米功能薄膜是利用纳米粒子所具有的力、电、光、磁等方面的特性，通过复合制作出同基体功能截然不同的薄膜。
纳米结构薄膜则是通过纳米粒子复合，对材料进行改性，是以提高材料在机械性能为主要目的的薄膜。
(2)据层数划分按纳米薄膜的沉积层数，可分为纳米(单层)微薄膜和纳米多层薄膜。
其中，纳米多层薄膜包括我们平常所说的“超晶格”薄膜，它一般是由几种材料交替沉积而形成的结构交替变化的薄膜，各层厚度均为nm级。
组成纳米(单层)薄膜和纳米多层薄膜的材料可以是金属、半导体、绝缘体、有机高分子，也可以是它们的多种组合，如金属一半导体、金属一绝缘体、半导体一绝缘体、半导体一高分子材料等，而每一种组合都可衍生出众多类型的复合薄膜。
(3)据微结构划分按纳米薄膜的微结构，可分为含有纳米颗粒的基质薄膜和nm尺寸厚度的薄膜。
PECVD原理及设备结构
在半导体工业中，PECVD技术 还有着广阔的发展前景，尤其是 在新型半导体材料和器件的研发
和生产中。
06
结论
研究成果总结
• PECVD设备结构：PECVD设备主要由进气系统、反应室、电极、冷却系统和控制系统等组成。进气系统主要由进气阀 、进气管道、气体分布板等组成，作用是引入反应气体和氮气等。反应室是PECVD设备的主要部分，由石英管、加热器 和反应室外壳等组成，是薄膜沉积的主要场所。电极由阳极和阴极组成，作用是放电产生等离子体。冷却系统主要由冷 却水循环系统、热交换器等组成，作用是控制反应室温度，保证薄膜沉积的稳定性和均匀性。控制系统主要由电源、温 度控制器、压力控制器等组成，作用是控制设备的运行状态和工艺参数。
01
02
03
高压电源
为PECVD设备提供高电 压电源，一般采用直流电 源，电压范围为几千伏至 几万伏。
电流电源
为PECVD设备提供电流 电源，一般采用脉冲电源 或直流电源。
电源线
连接电源和PECVD设备 ，一般采用高压电缆或光 纤传输。
进样系统
气体供应系统
提供反应气体和载气，一 般采用钢瓶或液态气体供 应系统。
反应气体流量
反应气体流量是控制薄膜厚度和成分的关键参数。流量增加会导致薄膜生长速率增加，但 过高的流量可能导致薄膜成分不均匀或产生缺陷。因此，需要根据工艺要求和薄膜特性选 择合适的流量。
沉积温度
沉积温度对薄膜的结构和性质具有重要影响。在较低的温度下，薄膜可能会包含更多的缺 陷或非晶结构，而在较高的温度下，薄膜可能会变得更加致密和结晶。因此，需要根据薄 膜特性和工艺要求选择合适的沉积温度。
工艺过程监控
在PECVD工艺中，需要对工艺过程进行实时监控以确保薄膜的质量和性能。监控的参数可以包括反应 气体浓度、压力、温度、射频功率等。通过对这些参数的监控和分析，可以及时调整工艺条件并优化 工艺流程，提高薄膜的质量和性能。
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科技大学
薄膜材料与技术小论文
题目：太阳能电池中的薄膜材料
课程名称：薄膜材料与技术
学院：材料科学与工程学院
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摘要
薄膜材料在提高太阳能电池的转换效率方面有着很大的作用。
随着薄膜材料种类和制备工艺的发展，现在已经有很多种基于不同薄膜材料和工艺的太阳能电池，包括硅基薄膜太阳能电池、化合物半导体薄膜太阳能电池、染料敏化太阳能电池等等。
关键词
太阳能电池薄膜材料染料敏化应用
一、太阳能电池简介
太阳能在地球上分布非常广泛，储量巨大、稳定、持久、清洁无污染。
太阳每秒向外太空辐射的能量约为3.8x1020兆瓦，而每年投射到地面上的太阳能约为1.05x1018千瓦时，相当于1.3x1015吨标准煤。
按照目前太阳质量的消耗速率计，太阳部的热核反应足以维持6x1010年，因此，可以说太阳能是取之不尽，用之不竭的。
[1]
太阳能电池是将太阳能转换为电能的一种装置，是太阳能光伏发电的基础，是利用光生伏打效应将光能转变为电能的器件。
[2]目前，太阳能电池的种类很多，按照晶体结构可分为单晶、多晶、非晶及纳米晶系太阳能电池；按照结型分为PN结、MS结、MIS结太阳能电池；按照材料种类可分为晶硅太阳能电池、硅基薄膜太阳能电池、化合物半导体薄膜太阳能电池和光电化学太阳能电池等。
二、薄膜材料在太阳能电池中的应用
多元化合物薄膜太阳能电池（即硅基薄膜太阳能电池）是第二代太阳能电池，
包括碲化铬（CdTe）、铜铟硒（CIS）、砷化镓（GaAs）、铜铟镓硒（CIGS）等。
这类电池的转化效率较高，达到18-20%，其成本较单晶硅低，易于大规模生产。
但是，它含有的镉元素有毒且会污染环境，铟和硒等又均属于稀有元素，原料来源受限。
以有机化合物和纳米技术为基础的新型薄膜太阳能电池是第三代太阳能电池，包括染料敏化太阳能电池、有机聚合物太阳能电池等。
这类太阳能电池具有工艺简单、成本较低、材料来源广泛、理论光电转换效率较高等优势，因此受到了广泛的关注，是太阳能电池的又一发展方向。
但是，它仍然存在一些问题，如转换效率仍不够高、材料的长期耐久性问题、大面积工艺技术等。
2.1硅基薄膜太阳能电池
2.1.1多结叠层硅基薄膜太阳能电池
它是一种结构新颖的硅基薄膜太阳能电池，以纳米晶柱薄膜为核心技术。
将不同光学带隙的纳米晶柱薄膜组成叠层薄膜电池，不但扩展了太谱响应的围，而且比a-Si：H（氢化非晶硅）和u c-Si：H有更高的光电转换效率。
研究表明，由三个子电池硅构成的硅基薄膜太阳能电池采用陷光结构和最佳光学带隙匹配和厚度匹配，其效率可达到22.7%。
更多结的叠层电池不但会增加生产成本，而且进一步提高光电转换效率将变得困难。
[3]转换效率的制约因素主要来自于光生载流子的复合，包括膜层界面复合、掺杂层杂质电离复合、晶粒间界复合等。
膜层界面复合是指组合电池中共有十余层界面，存在着很高的界面态密度，它们对光生载流子起复合中心的作用。
发生复合的光生载流子对光电转换没有贡献。
因此，叠层越多，复合率越高；掺杂层杂质电离复合是指掺杂层是光激发的“死区”，此处光生载流子复合率很高；晶粒间界复合是指晶界原子相对无序排列，其悬挂键如果不被氢原子饱和，也将成为光生载流子的复合中心。
2.1.2大晶粒多晶硅薄膜太阳能电池
为了提高光生载流子的激发和传输效率，要尽量做大晶粒尺寸、降低晶粒间界，以减少晶界复合损失。
现在薄膜太阳能电池与多晶硅太阳能电池性能的差距来源于半导体材料的结晶品质。
如果能获得接近多晶硅片结晶品质的多晶硅薄膜，制备光电转换效率达20%的多晶硅薄膜太阳能电池是很有希望的。
2.1.3量子点太阳能电池
这是更新一代的高效率太阳能电池。
它的尺度介于宏观固体与微观原子、分子之间，典型尺寸为1nm-10nm，包含几个到几十个原子。
由于荷电载流子的运动在量子点上受到三维限制，能量发生量子化。
量子点具有很多新特性，例如具有高电导、可变化带隙、可变化光谱吸收特性等。
量子点太阳能电池大大提高了光电转换效率，约为30%-40%，生产耗能比多晶硅电池减少20%。
但是，目前尚有一些理论问题和工程技术难题需要解决。
2.2新型薄膜太阳能电池
新型薄膜太阳能电池是基于光电化学反应体系（光电化学电池）、利用光电化学原理设计的能量转化装置，包括染料敏化太阳能电池、量子点敏化太阳能电池等。
该类太阳能电池具有很多优点：对半导体材料的缺陷不敏感；液/固结易于形成；实现直接的光能-化学能转换，提高了能量转换效率等。
2.2.1染料敏化太阳能电池
染料敏化太阳能电池（DSCs）主要由三部分构成：染料敏化的纳米晶多孔光阳极，载有催化剂的对电极和氧化还原电解液。
其中，光阳极和对电极的载体可以为氟掺杂二氧化锡导电玻璃（FTO），柔性氧化铟锡涂层的聚对苯二甲酸乙二酯/聚萘二甲酸乙二醇酯（PET/PEN）塑料薄膜，或者金属钛箔和不锈钢基板
等。
纳米晶多孔光阳极一般由金属氧化物纳米半导体材料如Ti02，Sn02，ZnO 等组成的薄膜（粒子尺寸10-30nm，厚度10-20um，孔隙度50-60%），这些纳米材料具有较大的比表面积、吸附染料量较大，既作为染料光敏剂的载体又同时传输光生电子，使光生电子的产生和传输分离为两个阶段，有效提高了电荷的分离和收集效率。
染料光敏剂一般是钌系配合物（N749，N3，N719）和有机染料等，染料光敏剂受到光激发后由基态变为激发态，向金属氧化物半导体的导带中注入电子，染料自身转变为氧化态。
常用的对电极催化剂为贵金属Pt，Au等，以及近年来开发的碳材料和过渡金属碳化物、氮化物和氧化物的类铀材料等。
对电极催化剂的作用是催化辅助氧化还原电解液中的离子进行还原反应。
目前最常用的氧化还原电对仍然是I-/I3-，它将被激发的氧化态染料还原为基态，而使染料继续进行光生电子的产生和循环。
同时，被氧化的I3-从对电极得到电子而被还原成I-，完成自身的氧化还原反应。
其工作原理可以用一下方程表示，
染料电池的各组成部分需要满足一定的关系：染料的LUMO能级高于半导体导带，使电子注入在动力学上可以进行；氧化还原电对的氧化还原电势高于染料的HOMO能级，使染料能够顺利再生。
DSCs的光生电压由染料敏化半导体
导带的能级和氧化还原电对的电势差决定。
此外，微纳加工技术的应用可以在一定程度上提高染料敏化太阳能电池的效率。
借助双光束激光干涉、水热和化学转换合成三种技术，可以制备出大面积均匀、排列方式和密度精确可调的图案化ZnO-ZnS核壳结构纳米棒阵列，经过图案化处理的ZnO-ZnS核壳结构纳米棒阵列大大提高了染料敏化太阳能电池的效率。
[4]
2.2.2无机半导体量子点敏化太阳能电池（QDSCs）
无机半导体量子点敏化太阳能电池的结构与DSCs相似，二者的差别是由无机半导体敏化剂（包括CdS、CdSe、PbS等）代替了DSCs中的染料光敏剂。
相比而言，无机半导体敏化剂具有很多优点：染料的吸收围较窄，而半导体量子点可以吸收大于或等于其禁带宽度的光子，这就可以使用单独一种无机光敏剂来吸收整个太谱；（2）无机量子点的摩尔消光系数较高，而且由于它还可以利用多重俘获机理（multiple trapping model）将电荷传递出由敏化剂组成的薄膜，因此可以应用于较薄的氧化物薄膜;量子点的禁带宽度随其尺寸变化，发生量子限域效应。
也就是说，可以通过连续的调节量子点的尺寸制作得到彩虹式吸收的太阳能电池。
三、结语
多元化合物薄膜太阳能电池多由稀有元素所参与制备，虽然效率较高，但从材料来源来看，这类太阳能电池很难占据主导地位。
而染料敏化太阳能电池和有机薄膜太阳能电池的研究刚刚起步，短时间不太可能替代硅系太阳能电池，但具有很好的发展前景。
从转换效率和材料的来源来看，多晶硅和非晶硅薄膜电池将最终取代单晶硅电池，且正在逐渐成为市场的主导产品。
参考文献
[1]新型薄膜铜铟硒（CuInSe2）太阳电池的制备与性能研究，中科院微系统与信息技术研究所，晓科，2006.6
[2]纳米半导体材料对新型薄膜太阳能电池性能影响的研究，理工大学，郭薇，2013.4
[3]纳米晶硅薄膜材料的技术发展，广西紫焱星光伏科技，吴大维等，2012.1
[4]微纳加工技术及其应用，科技大学，闫小琴，2014.5。