超细铜纳米线的低温制备及其室内光伏电池性能的研究

金属纳米材料的局域表面等离子体共振(LSPR)具有非常独特的光电性质,对基于LSPR效应提高薄膜太阳能电池光伏性能的研究已成为国内外广泛关注的热点研究领域之一。采用低温水热还原法以葡萄糖为还原剂,二水合氯化铜为铜源,十六烷基胺和十八烷基胺为封端剂合成了直径约为20 nm的面心立方结构的超细铜纳米线。利用X射线衍射(XRD)、紫外可见吸收光谱(UV-vis)和扫描电子显微镜(SEM)对合成产物的晶体结构、形貌和光学性质进行了表征。此外,将铜纳米线和氧化锡纳米粒子(SnO 2 NPs)混合作为电子传输层,利用其LSPR效应提高钙钛矿太阳能电池(PSCs)的光捕获效率和电子输运效率,并对器件的室内光伏性能的影响进行了研究。研究表明,与未引入Cu NWs的器件相比,引入Cu NWs的PSCs在光强100 mW/cm^(2)的模拟太阳光下的能量转换效率(PCE)从原来的18.4%提升至20.5%;在2000 lux的室内LED光源下的PCE从原来的27.8%大幅提升至35.2%,室内光伏效率提升幅度高达26.6%。

ZnO纳米颗粒/纳米棒复合薄膜用于提升有机太阳能电池的光伏性能

近年来,有机太阳能电池(organic solar cells,OSCs)因其轻质、柔性、颜色可变、带隙可调,以及适用于低成本卷对卷制造工艺等优势而备受关注.在OSCs的应用中,ZnO具有高载流子迁移率、与活性层能级匹配、易于制备等优点,是最关键的电子传输界面材料之一.但是,ZnO纳米颗粒(nanoparticles,NPs)构成的电子传输层(electron transport layer,ETL)容易存在大量缺陷,其电子传输性能也有待进一步提升.因此,本文合成了传输性能优异的ZnO纳米棒(nanorods,NRs),将其与ZnO NPs混合制备复合薄膜,用于OSCs中的电子传输界面.通过调节与优化二者混合比例,当ZnO NRs在复合薄膜中的质量分数为50%时,器件在一个标准太阳光下的能量转换效率达到了14.50%,明显高于仅使用ZnO NPs作为ETL的器件(13.69%).这主要归功于ZnO NRs的加入,使得活性层上的电子传输界面具有更优异的电荷传输与收集性能.同时,传输层界面粗糙度的适当增加还提升了器件的光捕获能力.该研究为ZnO在高性能OSCs中的应用提供了新的思路和依据.