量子点敏化太阳能电池电解质的研究进展
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量子点太阳能电池的制备及其性能研究随着能源危机的持续加剧,寻求可再生、清洁、高效能源已成为全球研究的热点。
太阳能作为一种最为广泛的可再生能源之一,受到了广泛的重视和研究。
而其中,量子点太阳能电池作为一种新的太阳能电池,由于其比传统太阳能电池具有更高的光电转换效率和更好的稳定性,成为了现在研发的重点之一。
本文将介绍量子点太阳能电池的制备方法,及其性能研究的最新进展。
一、量子点太阳能电池的制备方法量子点太阳能电池,其核心在于量子点的制备。
目前研究中,主要采用溶液法、脉冲热蒸发法、多层石墨烯(graphene)化学气相沉积法等多种方法制备量子点。
1. 溶液法溶液法是最为常见的量子点制备法之一。
该方法具有成本低、环保等优点,适用于规模化制备。
通过控制溶液中原料的浓度、温度、反应时间等因素,可以获得高质量、均匀分布的量子点。
2. 脉冲热蒸发法脉冲热蒸发法是近年来发展的新型量子点制备法。
该方法通过使用高速电子束或激光束,使金属或半导体材料在瞬间升温,产生物质挥发,形成量子点。
相较于溶液法,该方法制备的量子点具有更窄的分布范围,能更精确地调控量子点的尺寸和结构。
3. 多层石墨烯化学气相沉积法多层石墨烯化学气相沉积法,是一种环保、便捷、低成本的制备方法。
该方法通过石墨烯材料和原子层沉积技术,可以制备一系列大小可控的量子点。
石墨烯是一种二维材料,具有高导性和高可塑性等特点,可以使得量子点的晶格结构更为完整和规整。
以上三种方法均能制备出量子点,但具体选用何种方法需要根据具体研究的要求来确定。
二、量子点太阳能电池的性能研究量子点太阳能电池相较于传统太阳能电池,拥有一系列优良性能。
主要包括以下几方面:1. 高光电转换效率量子点太阳能电池利用量子点的表面能级结构和量子效应,可以促进光电转换,从而提高光电转换效率。
同时,合理控制量子点尺寸,可以调控电子的能带结构,使得电子更容易被激发,从而光电转换效率更高。
2. 良好的稳定性传统太阳能电池易受光照、高温等环境影响,导致性能下降。
《CuInS2基量子点太阳电池光阳极制备及敏化特性研究》篇一一、引言随着环境问题的日益突出和能源需求的不断增长,寻找清洁、可持续的能源成为了科学研究的热点。
太阳能作为一种无污染、可再生的能源,其利用方式多种多样,其中太阳电池技术是利用太阳能的主要手段之一。
CuInS2基量子点因其独特的电子结构和光电性能,在太阳电池领域展现出巨大的应用潜力。
本文将重点研究CuInS2基量子点太阳电池光阳极的制备工艺及其敏化特性。
二、CuInS2基量子点的制备与性质CuInS2基量子点因其优异的光电性能,被广泛应用于太阳电池的光吸收层。
其制备方法主要包括化学浴沉积法、共沉淀法等。
这些方法可以制备出具有良好分散性、尺寸均匀的CuInS2基量子点。
量子点的尺寸效应和表面效应使得其具有较高的光吸收系数和较大的载流子迁移率,从而提高了太阳电池的光电转换效率。
三、CuInS2基量子点太阳电池光阳极的制备CuInS2基量子点太阳电池光阳极的制备过程主要包括以下几个步骤:1. 基底选择与处理:选择适当的基底,如FTO玻璃等,并进行清洗、干燥处理。
2. 制备光阳极薄膜:采用溶胶-凝胶法或喷雾热解法等制备TiO2光阳极薄膜。
3. 制备CuInS2基量子点敏化层:将制备好的CuInS2基量子点溶液涂覆在光阳极薄膜上,形成敏化层。
4. 后续处理:对敏化层进行烧结、退火等处理,以提高其结晶度和稳定性。
四、敏化特性研究CuInS2基量子点敏化太阳电池的光电性能主要取决于敏化层的性质。
本文将重点研究CuInS2基量子点敏化层的敏化特性,包括以下几个方面:1. 光吸收性能:通过紫外-可见吸收光谱、光谱响应等手段,研究CuInS2基量子点敏化层的光吸收性能,分析其光吸收范围和光吸收强度。
2. 载流子传输性能:通过电化学工作站等设备,研究CuInS2基量子点敏化层的载流子传输性能,分析其电子迁移率、复合速率等参数。
3. 稳定性分析:通过长时间光照实验、循环伏安法等手段,研究CuInS2基量子点敏化层的稳定性,分析其在不同环境下的老化机制和稳定性影响因素。
基于量子点的太阳能电池的光电转换机制研究与优化随着能源紧缺和环境问题的日益突出,太阳能作为一种清洁、可再生的能源逐渐受到人们的关注。
其中,基于量子点的太阳能电池作为一种新兴的光电转换技术备受瞩目。
本文旨在深入探讨基于量子点的太阳能电池的光电转换机制,并提出优化措施以提高其光电转换效率。
一、量子点的特性及应用量子点是一种纳米级的半导体材料,其可调控的能带结构使得其在光电转换中具有独特的优势。
首先,量子点可以通过调控其大小和组成来实现对光的吸收和发射波长的精确控制;其次,量子点的巨大表面积可以增强光吸收;此外,量子点还可以通过光敏材料与电子传输材料相结合,形成高效的光电转换体系。
二、基于量子点的太阳能电池的结构与原理基于量子点的太阳能电池通常由多个层次构成,包括透明导电衬底、电子传输层、量子点敏化层和电解质等。
其工作原理是通过光的吸收和电子传输来实现光电转换。
当太阳光照射到量子点敏化层时,光子激发量子点中的电子,产生电子-空穴对。
这些电子-空穴对会被电子传输层分离,并在外部电路中形成电流,最终将光能转化为电能。
三、光电转换机制的研究进展为了深入理解基于量子点的太阳能电池的光电转换机制,许多研究工作已经展开。
一方面,研究人员通过调控量子点的大小、形状和表面修饰等手段来优化光吸收效率;另一方面,他们探索了不同材料的应用,如半导体纳米线和有机无机杂化材料,以进一步提高光电转换效率。
此外,一些研究还关注了光电转换过程中的热损耗和电荷转移过程的动力学特性,以期找到进一步提升效率的途径。
四、优化基于量子点的太阳能电池的方法在研究基于量子点的太阳能电池的光电转换机制的基础上,为了进一步提高其光电转换效率,可以采取以下优化措施。
1. 优化量子点敏化层通过调节量子点的大小、形状和表面修饰等参数,可以实现更宽波长范围内的光吸收,并提高光子传导效率。
2. 设计高效的电子传输层合理选择电子传输材料,提高电子传输速率和电荷分离效率,以减少能量损耗。
《Zn-CuInS2量子点的成分调控及其敏化太阳电池光阳极的优化》篇一一、引言随着科技的发展,新型太阳能电池技术的开发成为了能源领域的重要研究方向。
其中,量子点敏化太阳电池(QDSSC)以其高光电转换效率、低成本等优势受到了广泛关注。
Zn-CuInS2(ZCIS)量子点因其优良的光电性能,被广泛用于QDSSC的光阳极材料中。
本文将探讨ZCIS量子点的成分调控及其在敏化太阳电池光阳极的优化。
二、Zn-CuInS2量子点的成分调控2.1 成分调控原理ZCIS量子点的成分调控主要是通过调整Zn、Cu、In和S的元素比例,以达到优化其光电性能的目的。
不同比例的元素组成会影响量子点的能级结构、光吸收性能以及电子传输性能。
2.2 成分调控方法成分调控主要通过控制合成过程中的反应条件、原料配比以及温度等因素来实现。
目前,常用的合成方法包括化学浴法、共沉淀法等。
通过调整这些参数,可以实现对ZCIS量子点成分的精确控制。
三、ZCIS量子点敏化太阳电池光阳极的优化3.1 光阳极材料的选择光阳极材料的选择对太阳电池的性能至关重要。
ZCIS量子点因其优良的光电性能,被广泛应用于光阳极材料中。
然而,光阳极的性能并不仅仅取决于量子点的性质,还与基底材料、界面修饰等因素有关。
因此,在选择光阳极材料时,需要综合考虑这些因素。
3.2 界面修饰与优化为了进一步提高光阳极的性能,需要进行界面修饰与优化。
这包括对光阳极表面进行适当的处理,以提高其与量子点之间的接触性能;同时,还需要对量子点进行表面改性,以提高其稳定性和光电转换效率。
此外,还可以通过引入导电聚合物等材料,进一步提高光阳极的导电性能。
四、实验结果与讨论4.1 实验方法与步骤本部分详细介绍了实验方法和步骤,包括ZCIS量子点的合成、光阳极的制备以及太阳电池的组装等过程。
同时,还介绍了成分调控和界面优化的具体实施方法。
4.2 实验结果分析通过实验数据对比分析,我们可以看到经过成分调控和界面优化的ZCIS量子点敏化太阳电池的光电转换效率得到了显著提高。
量子点太阳能电池的研究进展与展望随着全球能源需求的不断增加和以化石能源为主的能源结构趋于枯竭,可再生能源逐渐成为人们眼中的宝贵财富。
太阳能电池是一种最为广泛应用的可再生能源,但其能效和成本仍然是相对薄弱的环节,这也使得太阳能电池的性能与稳定性受到诸多限制。
近年来,量子点太阳能电池作为一种新型太阳能电池备受研究人员关注,其特殊的光电性质和高效率的能量转换使得其被誉为太阳能电池技术的“未来之星”。
本文将就量子点太阳能电池的研究进展及其未来发展趋势进行探讨。
一、量子点太阳能电池的基本原理量子点太阳能电池是一种基于半导体量子点的太阳能电池,利用量子点表面和体积效应调控电子能带结构和载流子性质,来提高太阳能电池的转换效率。
其基本结构由p型和n型半导体夹层组成,中间加入由量子点形成的导电通道,形成一个电子-空穴对的太阳能电池器件。
量子点具有在大面积表面积下形成高能量状态的能力,这使得量子点具有独特的光电性质。
太阳光线照射量子点,可激发其内部原子的电子跃迁至更高的能级,释放出生动的电子-空穴对。
这些电子-空穴对会向导电通道聚集,形成电子流和空穴流,从而发挥太阳能电池所应有的作用。
二、量子点太阳能电池的研究进展1.量子点材料的开发和改良量子点太阳能电池依赖于量子点材料的特殊性质,大多数被用作量子点材料的是二氧化硅和硒化硒等无机材料。
此外,近年来也出现了基于有机分子、高分子、金属有机框架等新型量子点材料。
在量子点材料的改良方面,主要包含两个方向:一是利用新型合成技术,生产出单晶质量较高的大面积化合物量子点;二是通过表面修饰、包覆等手段,控制量子点光电性能,提高光电转换效率和稳定性。
这都为量子点太阳能电池的研究提供了基础。
2.量子点太阳能电池性能的改善量子点太阳能电池将太阳能转化成电能的效率主要取决于太阳光的吸收程度、电荷转移效率和载流子耗散的抑制程度。
近年来的研究表明,在量子点太阳能电池的系统中引入阴极、阳极二氧化钛载体等结构,可以大幅度提升电池的光电转换效率。
染料敏化太阳能电池的研究与应用染料敏化太阳能电池,又称为Grätzel电池,是一种新型的太阳能电池,它采用了新型的敏化物质,能够将太阳能转化成电能,并且具有透明、柔性、低成本等优点。
近年来,染料敏化太阳能电池在绿色能源领域受到了广泛关注和研究。
本文将从染料敏化太阳能电池的原理、研究进展和应用前景三个方面进行探讨。
一、染料敏化太阳能电池的原理染料敏化太阳能电池是一种基于光电化学原理的能量转化装置。
它将太阳辐射吸收并转化为电能,使之成为一种更加可用的能源形式。
该电池的基本结构由透明导电玻璃、染料敏化剂、电解质、对电极和光敏电极组成。
其中,染料敏化剂是关键的能量转化介质,其作用是:吸收太阳光,在激发状态下电子跃迁至导电材料上,从而形成电荷的分离和运输。
电解液则提供了离子的传输通道,以维持电荷平衡。
光敏电极和对电极分别接受电荷,建立电势差,形成电流。
并且,由于特殊的电极材料和导电液体,这种电池可以向两个方向输出电流,进而光伏效率得到提高。
二、染料敏化太阳能电池的研究进展染料敏化太阳能电池由于其结构简单、成本低廉、灵活透明等优点受到了广泛关注。
自1972年O'Regan和Grätzel教授首次提出Grätzel电池后,研究者们对它的改进和优化不断进行,目前已经取得了较为丰富的研究成果:1、液态电解质Grätzel电池。
1985年,Tennakone等人利用溶于有机溶剂中的银离子/亚铁氰酸盐作为电解质,制备出稳定的液态Grätzel电池。
分别于对电极和光敏电极上采用铂和钾硝酸,其效率可达到5.2%。
2、固态电解质Grätzel电池。
为了克服液态电解质Grätzel电池中电解液泄漏的问题,研究者们又发展出了固态电解质Grätzel电池。
2000年,Zakeeruddin等人在TiO2纳米晶膜上涂覆了含PbI2等离子体和2,2',7,7'-四-(甲基丙烯酸乙酯)氧合物作为电解质的Grätzel电池,其效率高达7.2%。
量子点敏化太阳能电池的研究及应用前景随着环保意识的日益增强,太阳能电池作为一种可再生能源,备受人们的关注。
近年来,量子点敏化太阳能电池的研究备受关注,被认为是未来太阳能电池的发展方向之一。
本文将从量子点敏化太阳能电池的基本原理、研究进展和应用前景三个方面展开探讨。
一、基本原理量子点是一种新型半导体材料,由于其晶体大小只有几个纳米级别,使其具有很多特殊的性质。
量子点敏化太阳能电池是一种以量子点材料为敏化剂的电池,主要由传统钙钛矿太阳能电池和量子点层组成。
传统钙钛矿太阳能电池是目前市场上应用最广泛的太阳能电池,其材料主要有二氧化钛等。
由于钙钛矿材料的局限性,如光电性能不稳定、生产成本高等问题,人们将目光投向了材料和结构更加复杂的量子点敏化太阳能电池。
量子点敏化太阳能电池的原理是通过将量子点敏化剂涂在钙钛矿层上,利用量子点本身的特性来增加太阳能电池对光的吸收能力,从而提高光电转化效率。
具体来说,量子点可以实现光的多次散射,形成“光捕获漏斗”结构,使得钙钛矿更容易吸收光线并将其转化为电流。
此外,量子点的带隙可以通过控制粒子的大小和组成来调整,以实现对太阳光谱的优化。
二、研究进展量子点敏化太阳能电池的研究始于20世纪90年代,至今已有20余年历史。
研究者们通过不断尝试新的材料和结构,逐渐提高了太阳能电池的光电转化效率。
如2005年,研究者就利用CdS量子点敏化剂成功制备了4.2%的太阳能电池,并将效率提升至6.7%后,量子点材料正式引起了全球研究者的关注。
不断的研究和改进,使得该太阳能电池的效率已达到了13%。
在研究进展的基础上,量子点敏化太阳能电池被广泛应用于生活中的不同领域。
如,量子点敏化太阳能电池可以应用于智能家居领域,为家居设备提供可更换电池的智能技术,增强家居设备的收集、传输和处理信息的能力;在可穿戴电子产品中,量子点敏化太阳能电池可以再次使用与紫外线下充电。
在农业领域,量子点敏化太阳能电池可以实现水稻光合途径的光谱优化,从而提高光合作用水平,增加作物产量。
《CuInS2基量子点敏化太阳电池的掺杂特性、核壳结构及其吸附技术研究》篇一一、引言随着科技的进步和环保意识的提升,太阳电池作为一种清洁、可再生的能源转换技术,日益受到人们的关注。
CuInS2基量子点敏化太阳电池(QDSSC)以其高效的光电转换效率和低成本制备工艺,成为当前研究的热点。
本文将重点探讨CuInS2基量子点的掺杂特性、核壳结构以及其吸附技术,为提高QDSSC的光电性能和稳定性提供理论支持。
二、CuInS2基量子点的掺杂特性1. 掺杂类型与机理CuInS2基量子点的掺杂主要分为元素掺杂和缺陷态掺杂两种类型。
元素掺杂是通过引入其他元素来改变量子点的能级结构和电子传输性能;缺陷态掺杂则是通过引入缺陷态来调节量子点的光学性质。
掺杂过程中,需要控制掺杂元素的种类、浓度以及掺杂方式,以实现最佳的能级匹配和电子传输效率。
2. 掺杂对性能的影响适当的掺杂可以显著提高CuInS2基量子点的光电性能。
例如,通过元素掺杂可以拓宽量子点的光谱响应范围,提高光吸收效率;而缺陷态掺杂则可以增强量子点的载流子传输能力,降低电子复合率。
此外,掺杂还可以改善量子点的稳定性,延长QDSSC的使用寿命。
三、核壳结构的构建及其优势1. 核壳结构的设计与制备核壳结构是指在CuInS2基量子点外层包裹一层或多层其他材料,以提高量子点的稳定性和光电性能。
常用的外壳材料包括硫化锌(ZnS)、硫化镉(CdS)等。
制备过程中,需要控制核壳材料的厚度和均匀性,以实现最佳的电子传输和光吸收性能。
2. 核壳结构对性能的提升核壳结构能够有效地保护CuInS2基量子点免受外部环境的影响,提高其稳定性。
同时,核壳结构还能调节量子点的能级结构,优化电子传输路径,提高光电转换效率。
此外,核壳结构还能增强量子点的光谱响应范围和光吸收能力,进一步提高QDSSC的性能。
四、吸附技术研究1. 吸附剂的种类与选择吸附技术是QDSSC中关键的一环,通过在量子点表面吸附适当的物质来提高其光电性能和稳定性。
收稿日期:2013-01-23基金项目:湖北省教育厅科学技术研究项目(Q20132806)作者简介:舒婷(1980-),女,博士,讲师,2012年毕业于华中科技大学,生物医学工程专业,主要从事量子点敏化太阳能电池研究。
文章编号:1002-1124(2013)04-0042-03Sum211No.4化学工程师ChemicalEngineer2013年第4期自1991年Gr覿tzel[1]教授首次报道染料敏化太阳能电池获得7.9%的转化效率以来,染料敏化太阳能电池引起了研究者的广泛关注。
近年来,量子点敏化太阳能电池(QDSSC)的研究已成为热点。
相对常规的有机染料,量子点作为敏化剂有诸多优点[2-4]:(1)成本低廉,制备工艺简单;(2)吸光系数大,光稳定性好;(3)可通过调控量子点的尺寸改变量子点的带隙,使其更好的吸收太阳光谱;(4)量子点具有独特的多激子发生的潜能,即吸收一个光子产生多个电子空穴对,这使得QDSSC具有更高的理论转化效率(44%)[4]。
然而,目前量子点敏化太阳能电池的光电转化效率仍然不高。
电解质是量子点敏化太阳能电池的重要组成部分。
高性能电解质的缺乏是限制量子点敏化太阳能电池的光电转化效率的主要因素之一。
本文简要介绍了电解质的功能及分类,重点介绍了各类电解质的研究进展。
1电解质的功能及分类QDSSC主要由透明导电玻璃,纳晶多孔半导体薄膜、量子点光敏剂、电解质和对电极几部分组成。
其工作原理为,首先量子点吸收光子,电子由基态跃迁到激发态,激发态量子点将电子注入到半导体的导带中,半导体导带中的电子传至后接触面而传输到对电极。
电解质中的氧化还原电对起到传送电子的作用,它将电子传输给氧化态的量子点,使电池形成循环回路。
QDSSC中的电解质可以分为液态电解质,准固态电解质,固态电解质。
2液态电解质液态电解质最初用的是染料敏化太阳能电池中的I-/I3-体系电解质[5],但碘电解质对绝大多数的量子点有较强的腐蚀作用而导致光电流下降很快。
随后,Lee等[6]开发出多硫电解质(S2-/Sn2-),多硫电解质由Na2S和S组成,以水和甲醇作为溶剂。
通常加入少量的KCl可以增加电解质的导电率。
研究表明电解质组成为0.5MNa2S,2MS,0.2MKCl,甲醇量子点敏化太阳能电池电解质的研究进展舒婷(湖北科技学院药学院,湖北咸宁437100)摘要:量子点敏化太阳能电池是兼具低成本和高理论转化效率的第三代太阳能电池。
电解质是量子点敏化太阳能电池的重要组成部分,是影响电池的光电转换性能及稳定性的重要因素之一。
本文评述了量子点敏化太阳能电池中液态、准固态和固态电解质体系的研究进展,并对电解质的发展前景进行了展望。
关键词:量子点敏化;太阳能电池;电解质中图分类号:TM914.4文献标识码:ARecent progress of electrolyte for quantum dot-sensitized solar cellsSHU Ting(Hubei University of Science and Technology,Xianning 437100,China )Abstract :Quantum dot-sensitized solar cell (QDSSC )is regarded as a potential low-cost and high-efficiency photovoltaic cell as the third generation solar cell.Electrolyte which is an important part of QDSSC and one of the key factors that influence the performance of QDSSC.Herein ,the recent research progress of electrolytes used in QDSSC by classifying them as liquid state,quasi-solid state and solid state was introduced.The future develop -ments of the electrolytes are also prospected.Key words :quantum dot-sensitized ;solar cells ;electrolyte与水的体积比为7∶3时,CdSQDSSC的转化效率达到最高。
由于多硫电解质可以使量子点稳定存在,到目前为止,一直被广泛应用[7-9]。
目前,该电解质上获得的最高的QDSSC转化效率是5.4%[10]。
多硫电解质的溶剂中含水,导致电池的填充因子和电压低。
Li等[11]对多硫电解质进行了改进,将Na2S盐换成了(CH3)4N]2S盐形成[(CH3)4N]2S/[(CH3)4N]2Sn 多硫电解质溶于有机溶剂3-甲氧基丙腈中,该电解质的电荷传输阻抗比水体系的多硫电解质低,制得的CdSQDSSC具有较高的开路电压和填充因子(V OC=1.2V,J SC=3.0mAcm-2,FF=0.89),并获得了3.2%的转化效率。
除了无机多硫电解质,金属配合物电解质也在研究者的探索之列。
Tachibana等[12]利用Fe(CN)63-/Fe(CN)64-氧化还原电对作为CdSQDSSC的电解质。
Lee等[13]利用[Co(o-phen)3]2+/3+氧化还原电对应用于PbS和CdSQDSSC中,在PdSQDSSC中,该钴配合物离子电解质比常用的Na2S电解质更能有效的产生光电流。
近期,纯有机多硫电解质被用于QDSSC中。
Ning等[14]将McMT-/BMT溶于乙腈和碳酸乙烯酯(V /V =6∶4)中制得纯有机多硫电解质,与水体系的多硫电解质相比,它能明显的降低电荷复合而具有更高的效率,主要体现在电池的开路电压和填充因子有明显提高。
他们将纯有机电解质四甲基硫脲用于量子点敏化太阳能电池中,该电解质降低了电解质/对电极间的阻抗,使得电池的填充因子有明显提高,并能显著增加光电压,使得电池的转化效率比使用无机电解质的高3倍[15]。
基于有机无机溶剂的电解质容易挥发,而由高导电率,常温下不易挥发的熔融盐组成的离子液体电解质能提高电池的稳定性。
Jovanovski等[16]通过1-丁基-1-甲基吡咯烷氯化物与Na2S·9H2O进行离子交换制备吡咯烷鎓离子液体电解质,基于该电解质的CdSe量子点敏化太阳能电池的转化效率为1.86%,并能保持10d的稳定寿命。
当前,在QDSSC的转化效率不高的情况下,液态电解质仍然是QDSSC电解质的主要研究方向,缺乏高效稳定的液态电解质是QDSSC面临的主要问题。
3准固态电解质液态电解质存在着易挥发的缺点,会很大程度影响电池的稳定性。
准固态电解质通过加入固化剂将液态电解质固化,减少液态电解质的渗漏同时具备高的离子电导率。
孟庆波课题组[17]将丙烯酰胺和甲叉双丙烯酰铵聚合制备的凝胶浸在1MNa2S,1MS的多硫水电解质溶液中形成了准固态电解质,电解质在室温的离子导电率为0.093S·cm-1,用于CdS/CdSe量子点敏化太阳能电池中获得了4.0%的效率。
用于QDSSC中的准固态电解质研究很少,主要是由于目前没有合适的QDSSC液态电解质,因此,限制了准固态凝胶电解质的发展。
4固态电解质准固态电解质不能彻底解决的稳定性问题可由固态电解质较好的解决。
QDSSC的固态电解质可分为无机P型电解质和有机空穴传输导体两类。
4.1无机P 型电解质无机P型电解质的载流子是空穴,常用的无机P型半导体材料有CuI和CuSCN。
Larramona等[18]在多孔n -型TiO2薄膜上,用薄层CdS量子点作吸收,以透明p -型无机物CuSCN进行孔填充制得固态光伏电池。
用LiSCN(或KSCN)预处理能很大提高光电流,可能是硫氰酸盐能改进CuSCN粒间的界面接触或增加极性和电导率。
太阳光照的电池效率为1.3%。
Chen等[19]以3-巯基丙基-三甲氧基硅烷(MPTMS)连接CdSe量子点和TiO2,并以CuSCN作为固态电解质制备固态QDSSC,发现MPTMS的水解引入阻挡层,降低TiO2/CdSe界面的复合,增加电池的开路电压。
4.2有机空穴传输导体相对无机P型电解质,有机空穴传输材料具有制备简单,材料丰富的优点。
2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴(spiro-OMeTAD)是常用的有机空穴传输材料,被用于QDSSC中作为固态电解质[20]。
Lee等[21]用spiro-OMeTAD制备了固态PbS和CdSQDSSC,获得了超过1%的转化效率。
Chi等[22]发现界面改性剂双(2,4,4-三甲基戊基)膦酸和苯硫酚衍生物可用于量子点敏化电极与spiro-OMeTAD的界面,提高固态QDSSC的效率。
Qian等[23]用聚-3已基噻吩(P3HT)作为空穴舒婷:量子点敏化太阳能电池电解质的研究进展2013年第4期43传输导体制备了固态CdSQDSSC,发现P3HT能够辅助吸光并激发电子注入到二氧化态中,在AM1.5G(100mW·cm-2)的条件下获得1.42%的转化效率。
另有研究表明,在P3HT与量子点敏化电极的界面加入界面改性剂2-氨基-1-甲基苯并咪唑,可以提高固态QDSSC的转化效率[24]。
Barceló等[25]以3,3'''-双十二烷基-四联噻吩作为空穴传输导体制备CdSe固态QDSSC,发现直接连接的凝胶量子点比通过离子吸附与反应的量子点具有更好的效率。
退火处理能提高电池的光电流响应。
固态电解质与TiO2多孔膜间存在界面接触,使得电荷传输效率低于液态电解质,因此,固态QDSSC的光电转化效率很低。
5结语作为新一代太阳能电池,量子点敏化太阳能电池具有成本低廉、制作工艺简单,理论转化效率高的优点,但目前的转化效率不高,还有很大的研究空间和发展前景。
如果能找到高效稳定的液态电解质或开发出高效率的固态电解质,那么QDSSC转化效率的将有很大提高。
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