NiO光电阴极膜厚对量子点敏化太阳能电池性能的影响

为探究量子点敏化太阳能电池(QDSSCs)中光阳极薄膜材料的最佳制备条件,通过一步高温水热法合成p型NiO纳米颗粒,并采用超声法将其制备成NiO浆料,丝网印刷在导电玻璃上以形成NiO薄膜.NiO薄膜可作为量子点敏化太阳能电池的光电阴极,结合Cu2S对电极和多硫化物电解质组装成太阳能电池.通过对不同膜厚NiO光电阴极薄膜的研究及反复测试,结果表明:当NiO薄膜材料膜厚为21μm时该电池存在最高的光电转换效率.

AlGaN合金的原子层沉积及其在量子点敏化太阳能电池的应用

本文探究了c面蓝宝石衬底上AlGaN三元合金的等离子增强原子层沉积生长,同时结合量子点敏化太阳能电池的制备,研究了AlGaN合金的作用.AlGaN三元合金在原子层沉积过程中,薄膜与衬底的界面以及带隙都与Al组分有关.高Al组分时,AlGaN合金薄膜与衬底之间有较好的界面,然而Al组分降低时,界面变得粗糙.原子层沉积制备的AlGaN合金具有较高的带隙,与薄膜内的氧含量有关.随后,将AlN/GaN循环比例为1∶1的AlGaN薄膜分别制备CdSe/AlGaN/ZnS和CdSe/ZnS/AlGaN结构电池并进行了量子点太阳能电池的制备和分析.结果发现,AlGaN对量子点和TiO2有修饰钝化作用,可以包裹和保护TiO2和CdSe量子点结构,从而避免了光生载流子的复合.这种修饰作用也体现在改善量子点太阳能电池的开路电压、短路电流、填充因子和光电转化效率方面,尝试从原子层沉积制备的AlGaN薄膜在改变载流子传输方面进行讨论.

量子点敏化太阳能电池研究进展

量子点敏化太阳能电池(QDSCs)因其制备成本低、工艺简单及量子点(QDs)本身的优异性能(如尺寸效应、多激子效应)等优点,近年来受到广泛关注。在此类电池中,无机半导体量子点敏化剂作为吸光材料,其自身的光电性质、制备方法、表面缺陷、化学稳定性及其在TiO_2光阳极上的敏化方法等是影响电池性能的关键。本文综述了无机半导体量子点敏化剂(包括窄带隙二元量子点、多元合金量子点及Type-II核壳量子点)的最新研究进展,重点介绍了胶体量子点的制备方法;分类阐释了量子点在TiO_2光阳极表面的沉积与敏化方法,特别是双官能团辅助自组装吸附法;总结了针对提高电子注入效率和减少复合的量子点表面修饰方法;最后简要介绍了QDSCs的电解质和对电极的研究进展。

CdSe／ZnS量子点敏化太阳能电池电子注入与光伏性能表征

合成了CdSe/ZnS核壳结构量子点(QDs),将其作为光敏剂吸附在TiO2纳米晶薄膜上,组装成量子点敏化太阳能电池(QDSSCs),从电子注入速率和电池性能两方面对QDSSCs进行了表征.为了定量研究ZnS层包覆对电子注入的影响,运用飞秒瞬态光谱技术,测试了包覆ZnS前后,CdSe-TiO2体系的电子注入速率.实验测得ZnS包覆前后电子注入速率分别为7.14×1011和2.38×1011s-1,可以看出包覆后电子注入速率明显降低,仅为包覆前的1/3.电池器件J-V性能测试表明,ZnS作为绝缘层包覆在CdSe的表面有效提高了QDSSCs的填充因子和稳定性,但同时也导致了效率的降低.上述结果说明了电子注入速率的降低是导致电池电流和效率下降的重要原因,为今后优化核壳结构QDSSCs的电流和效率提供了依据.

温度对多硫电解质及量子点敏化太阳能电池性能的影响

采用电化学的方法研究了温度对多硫电解质导电性能及量子点敏化太阳能电池光电性能的影响.结果表明:随着温度的升高,电解质的电导率逐步升高,多硫离子在电解质中的扩散阻力变小;另外,随着温度的升高,量子点敏化太阳能电池的光电转化效率逐渐降低,这主要是由于在较高的温度下,电池的暗反应逐渐增大和量子点的脱附引起的.

CuInS_2量子点敏化太阳能电池中尺寸依赖的电子注入和光电性质

研究了CuInS2(CIS)量子点敏化太阳能电池(QDSSCs)的电子注入和器件性能与粒子尺寸之间的依赖关系.首先合成了不同尺寸的CuInS2量子点(QDs),制备了CuInS2量子点敏化的TiO2薄膜,并组装了量子点敏化太阳能电池.通过循环伏安法确定了CuInS2量子点的能级位置.采用时间分辨荧光光谱分析测量了CuInS2量子点到TiO2薄膜的电子转移速率和效率.结果发现,随着粒子尺寸从4.0 nm减小到2.5 nm,电子注入速率略微增加而电子注入效率减小,同时量子点敏化太阳能电池的开路电压基本不变,而光电转换效率、短路电流和填充因子(FF)均减小.上述研究结果表明量子点敏化太阳能电池性能的优化可以通过改变量子点的尺寸来实现.

高活性硫化铅电极的制备及在量子点敏化太阳能电池中的应用

为了提高量子点敏化纳晶薄膜太阳能电池的光电转换效率,我们通过连续在酸和多硫溶液中处理铅片制备了对多硫电解液具有高电催化活性的硫化铅电极.通过电化学阻抗谱测试评价所制备硫化铅电极的催化活性,从而确定制备高效硫化铅电极的最佳条件.以在最佳条件下制备的硫化铅为对电极、CdSe量子点敏化TiO2纳晶薄膜为工作电极和多硫电解液组装成量子点敏化太阳能电池.光电性能测试结果表明所制备的电极具有良好的催化活性和光电转换性能.与已报导的方法相比,新方法大幅度地减少制备过程所需的时间,但却提高了所制备的硫化铅对电极的催化活性.通过X射线衍射和扫描电镜测试表征了硫化铅的生成过程,探讨了催化活性提高的原因.

硫基离子液体电解质拓宽量子点敏化太阳能电池的应用温度范围(英文)

制备了1-甲基-3-丙基咪唑硫离子液体电解质,并应用在量子点敏化太阳能电池中。通过优化S和Na2S的浓度,电解质的电导率在25°C下达到了12.96 m S?cm^(-1)。差示扫描量热法分析表明离子液体电解质的玻璃化转变温度为-85°C。采用该电解质的量子点敏化太阳能电池在25°C下达到了3.03%的光电转化效率(η),与采用水基电解质的电池的效率3.34%接近。由于本文中的离子液体电解质具有低玻璃化转变温度和不易挥发的优点,采用离子液体电解质的量子点敏化太阳能电池在-20°C(η=2.32%)及80°C(η=1.90%)的温度下表现出了比水基电解质优异的光电转化性能。

胶体CdSe/CdTe核壳Ⅱ型量子点敏化太阳能电池

为了探讨Ⅱ型量子点在敏化太阳能电池中的应用前景,采用胶体化学法制备了CdSe/CdTe核壳Ⅱ型量子点,替代染料敏化TiO2形成光阳极,与Pt对电极、电解液组装成量子点敏化太阳能电池.电池光电转换性能测量结果表明该电池具有0.86%的能量转换效率.通过测量Ⅱ型量子点吸附在TiO2和FTO基板上的荧光寿命、电池的电化学阻抗谱,探讨电池性能的内在机理.荧光寿命测量结果表明电子从CdSe/CdTe转移到TiO2上速率较慢,从而电荷复合的几率提高,导致CdSe/CdTe核壳量子点敏化电池的短路电流密度较低.电化学阻抗谱表明Ⅱ型量子点具有更长的电子寿命,由此显示其在太阳能电池应用上具有潜在的优势.

量子点敏化太阳能电池研究进展

量子点敏化太阳能电池因其优点众多(如制备工艺简单、成本低以及理论光电转换效率高等)而备受关注,目前最高效率已经突破13%.而电池性能的优劣主要由光阳极、对电极以及电解质共同决定,本文从以上几部分入手并简要阐述了量子点敏化太阳能电池由哪些重要部分构成、对外电路工作的内部反应机制和各重要部件当前的探索现状,着重综述了光阳极当前的研究成果以及存在的问题,并对光阳极的优化途径进行了展望.

量子点敏化太阳能电池的研究现状及进展

量子点敏化太阳能电池(QDSC)是目前光伏领域的研究热点之一。本文阐述了QDSC的基本结构及工作原理,主要从QDSC的电解质、敏化剂、光阳极等三个方面探讨了提升光电转化效率的方法。共敏化作为新兴的提高转换效率的方法不可低估。为了拓宽QDSC的光谱吸收范围,将不同种类和尺寸的量子点组装在纳米管阵列上,量子点的粒径呈梯度分布,显著增加对太阳光的吸收率,QDSC的光电转化效率得到明显提升。文章最后对QDSC存在的问题及性能优化措施做了阐述。

密度可控的TiO_2纳米线束阵列合成及其在量子点敏化太阳能电池上的应用

采用水热合成技术,以盐酸、去离子水和钛酸丁酯为反应前驱物,直接在透明导电玻璃(FTO)衬底上合成了具有金红石结构的TiO2纳米线束阵列。通过改变反应前驱物中钛酸丁酯的添加量,实现了对TiO2纳米线束阵列密度的调控。以TiO2纳米线束阵列为光阳极、CdS为敏化剂,组装了量子点敏化太阳能电池器件,并研究了纳米线束阵列的密度对电池光伏性能的影响。结果表明:纳米线的密度过高或过低均不利于电池光伏性能的提高。纳米线的优化密度为11.8×106/mm2,此时电池的光电转换效率达到了0.947%。

TiCl_4处理TiO_2光阳极对量子点敏化太阳能电池性能的影响

为了优化TiO_2光阳极,研究TiCl_4不同处理过程得到的光阳极对于Pb S/Cd S量子点敏化太阳能电池性能的影响.通过TiCl_4处理得到的TiCl_4-TiO_2、TiO_2-TiCl_4、TiCl_4-TiO_2-TiCl_4光阳极的量子点太阳能电池的光电转换效率分别为1.241%、1.092%、1.197%,复合电阻分别为65.53Ω、31.61Ω、51.13Ω;未经过TiCl_4处理的光阳极的转化效率为1.109%和复合电阻33.02Ω.实验结果表明:TiCl_4的前处理可以增大复合电阻,使光电转化效率提高了10%.

量子点敏化太阳能电池光阳极的制备方法

介绍了量子点敏化太阳能电池的基本结构和工作原理,详细描述了量子点敏化太阳能电池光阳极的不同制备方法及其界面的直接连接。分析了光阳极制备中存在的问题,指出为了提高量子点敏化太阳能的光电转换效率,需要进一步了解光阳极的结构、制备方法及界面性能,今后进一步研究的方向是寻找更好的量子点材料和性能优越的光阳极制备方法,降低量子点敏化太阳能电池的成本、提高其转换效率和稳定性。

量子点敏化太阳能电池对电极研究进展

对电极(CE)是量子点敏化太阳能电池(QDSSCs)的重要组成部分之一,改进对电极的综合性能是提高QDSSCs能量转换效率(PCE)的有效手段。本文简要介绍了对电极应具备的性能,并按不同材料的使用,分类阐述了金属、导电聚合物、碳、无机金属化合物以及它们的复合材料对电极的制备方法和研究进展。其中,以铜、钴、铅的硫化物等为主的无机金属化合物对电极催化活性高,成本低,研究最为广泛;导电聚合物、新型碳材料以及各类复合材料对电极也因其各自的优势在量子点敏化太阳能电池中的研究越来越成熟。

量子点敏化太阳能电池FTO/CoS/CuS对电极的制备与性能

采用恒电位电沉积法在FTO(fluorine-doped tin oxide)导电玻璃表面依次沉积CoS和CuS,形成FTO/CoS/CuS复合对电极,并用于量子点敏化太阳能电池。确定了电沉积电位和电沉积时间,并考察了电沉积温度对电极形貌及电催化活性的影响。采用SEM和TEM对电极的表面形貌和微观结构进行表征;采用紫外可见分光光度计对电极的光反射性能进行测试;通过测试交流阻抗、Tafel极化曲线、J-V曲线及IPCE谱图对电极的电化学性能进行表征。结果表明,FTO/CoS/CuS对电极具有更高的光反射率及电催化活性。与Au片、FTO/CoS和FTO/CuS对电极相比,光电转化效率分别提高了118.3%、48.8%、26.8%。

量子点敏化太阳能电池光阳极优化的研究进展

量子点敏化太阳能电池因制备简易,生产成本低且理论光电转换效率高而受到广泛关注,至今效率已突破11%。光阳极作为其中重要的组成部分之一,其结构的优化可有效改善电池性能。本文介绍了量子点敏化太阳能电池的基本组成和工作原理,重点综述了有序结构、复合结构以及利用掺杂、表面处理等方法优化光阳极的最新研究进展。结合目前研究成果和存在问题对光阳极进一步优化的途径进行了展望。

KCl浓度对电沉积ZnO量子点敏化太阳能电池光电性能的影响

文章采用恒电位沉积法在导电玻璃上制备了ZnO薄膜,研究了沉积液中KCl浓度对ZnO薄膜结构的影响,将制备的ZnO薄膜应用于量子点敏化太阳能电池(QDSCs)的光阳极,而后分析了该太阳能电池的光电转换效率。文章还利用X射线衍射(XRD),以及扫描电子显微镜(SEM),表征ZnO薄膜的结构和形貌,以紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)表征量子点敏化前后光阳极的光吸收特性,利用电化学工作站测试不同形貌ZnO-CdS太阳能电池的光电转换特性。分析结果表明:当KCl浓度为0.075 mol/L时,ZnO薄膜呈现出均匀多孔的纳米片结构,以该ZnO薄膜为光阳极的QDSC的开路电压为0.35 V,短路电流密度为3.17 mA/cm^2,光电转换效率为0.36%;与未添加KCl的ZnO薄膜相比,多孔片状ZnO薄膜的活性位点能够与电解液充分接触,这样提高了光阳极内光生电子的注入效率,从而使太阳能电池具有更高的的光电转换效率。

量子点敏化太阳能电池研究进展

半导体量子点(Quantum Dot,简称QD)因其具有多种优异的光电性能而在太阳能转换方面得到了广泛地应用。量子点敏化太阳能电池(Quantum Dot Sensitized Solar Cell,简称QDSC),因其工艺简单、制造成本低和理论光电转换效率高,被认为是极具发展潜力的新一代太阳能电池。本文介绍了QDSC的基本结构和工作原理、QDSC的转换效率及影响因素、QDSC的研究进展等。另外,我们还对量子点敏化太阳能电池的发展进行了展望。

量子点敏化太阳能电池研究进展

综述了量子点敏化太阳能电池的结构、工作原理和量子点敏化剂的特性,并根据量子点敏化剂的组成进行分类,分别介绍了近期研究进展。量子点敏化剂的结构以及宽带隙材料的纳米结构对太阳能电池的性能都有影响,若制备的敏化剂粒径呈梯度分布,则可充分发挥量子点敏化剂的宽吸收特性;量子点和垂直生长在导电衬底上的一维纳米线或纳米管阵列相结合,光生电子直接传输到电极,能有效提高量子点敏化太阳能电池的效率。最后,结合现存问题提出了今后的研究方向。