PbS量子点/ZnO纳米片复合膜的制备及其光电化学性能

通过两步法合成PbS量子点(QDs)修饰ZnO纳米片复合膜. 首先利用电化学法在掺氟的SnO₂导电玻璃(FTO)上生长ZnO纳米片, 然后在ZnO纳米片上通过逐次化学浴法沉积PbS量子点形成PbS/ZnO复合膜. 利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)详细表征了样品的表面形貌和晶体结构, 并研究了PbS/ZnO复合膜作为量子点敏化太阳能电池光阳极的紫外-可见吸收谱、光电化学性能和表面光电压谱. 对比ZnO纳米片经PbS量子点修饰前后, 发现PbS量子点修饰后光阳极的光吸收和光伏响应均从紫外区拓宽到了可见光区, 同时光电化学性能有了显著提高, 短路电流密度从敏化前的0.1 mA/cm²增加到0.7 mA/cm², 效率由0.04%增加到0.57%. 与单一ZnO纳米片相比, PbS/ZnO复合膜的表面光伏响应强度明显增强, 说明PbS与ZnO之间形成了有利于光生电荷分离的异质结, 从而导致了PbS/ZnO复合膜光电性能的增加.     

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。     

PbS量子点敏化B/S/TiO_2复合纳米管的制备及其光催化性能

本文首次以自制的B/S/TiO2粉末颗粒为原料采用水热法制备出了B/S/TiO2纳米管,再使用巯基乙酸为双管能链连接B/S/TiO2纳米管(B/S/TNTs),最终制得一种新型PbS量子点复合的B/S/TiO2纳米管(PbS/B/S/TNTs)材料。使用X射线衍射仪、透射电子显微镜、紫外-可见分光光度计以及X射线光电子能谱仪等对样品晶型、形貌、光谱吸收范围和表面进行了表征。结果表明少量B和S掺杂对TiO2晶型、形貌没有影响,PbS/B/S/TNTs吸收光带边相对于纯TNTs明显红移,提高了样品对太阳光的利用率。在λ420nm的光照下,使用酸性红3R染料对样品光催化特性进行研究,表明PbS/B/S/TNTs光催化性能明显高于PbS/TNTs。     

噻吩类电致发光材料的能级结构及光电性能研究

用循环伏安法测试了一系列噻吩类聚合物和单体的氧化还原电位,确定了系列化合物的能级结构,比较了主链上不同取代基团及形成共聚物对聚合物能级和光电性能的影响,为高性能发光器件的制作提供了依据.结果表明,随着噻吩环3位取代烷基碳链的增长,单体带隙减小;形成聚合物有利于降低带隙;通过共聚方式引入聚合物主链的噁二唑吸电子基团可以改进其电子传输性能.     

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.     

CuInS2量子点的制备及其敏化太阳能电池研究进展

综述了近年来国内外CuInS2量子点的合成方法以及CuInS2敏化太阳能电池的研究进展。采用绿色环保的溶剂油相合成CuInS2量子点是目前常用的制备方法,合成的量子点尺寸可调、尺度均匀。利用量子点溶液"非原位"和前驱体溶液"原位"法非真空条件制备CuInS2敏化光阳极,通过改善量子点与氧化物半导体界面的特性实现电池性能的改善。最后,结合现有问题提出了CuInS2敏化太阳能电池今后的研究方向。     

PbS量子点修饰中空CeO2复合微球及光催化降解罗丹明B性能研究

制备了PbS量子点(PbSQDs)修饰的中空CeO₂微球(PbS@h-CeO₂)。通过SEM、(TEM、XRD和XPS测试复合材料的形貌和结构,通过UV-Vis、电化学和稳态荧光测试其光电性能。结果发现,复合材料为直径约700～800nm的中空纳米微球。对复合材料进行光催化降解RhB的性能测试表明,PbS@h-CeO₂-30在30min暗吸附和150min可见光照条件下可去除78.4%的RhB,同样条件下h-CeO₂只能去除37%的RhB。结果表明,引入PbSQDs修饰h-CeO₂后,通过量子点调节光的吸收范围,提高光生电子-空穴的分离效率,从而提高光催化性能。最后推导出其催化增强机理。     

结构对称性对双量子点干涉仪中量子输运的影响

采用非平衡格林函数方法求解量子输运过程,探讨结构对称性对双量子点干涉仪中量子输运的影响,结果表明,调节点一导线间耦合,导致双量子点干涉仪结构对称性和电子传输路径不同,使得电子隧穿并联双量子点结构呈现出一系列的新奇特性。当点一导线间的耦合强度不同,两量子点中阶梯状的平均电子占据数的分离程度不同,且两台阶的平缓程度也不同,证明了结构决定性能,也为设计可控量子器件提供一个理论依据。     

钙钛矿量子点在光伏电池中的应用进展

近年来,钙钛矿量子点以其带隙可调、性能稳定、可溶液加工等独特优势被广泛应用于光伏能源领域,并逐渐显示出广阔的应用前景。本文基于钙钛矿量子点在太阳能电池领域的应用,重点归纳了其分别作为光吸收材料、钝化材料、界面缓冲材料等方面的进展;同时探讨了目前钙钛矿量子点在能源领域商业化应用中面临的稳定性、铅毒性、成膜工艺等挑战和已报道的解决方案;最后,总结和展望了具有更高光电性能和稳定性的钙钛矿量子点的发展方向,旨在通过对其在光伏电池应用的系统梳理,推动量子点商业化应用进程。     

超声化学法PbSe和PbS量子点制备技术的研究进展

半导体量子点材料因具有尺寸效应和独特的光谱效应而受到人们的重视.因此,如何有效地制备符合需要的量子点已成为近年来研究的一个热点.对各种超声化学法制备PbS、PbSe进行探讨,介绍了其实验步骤,比较了其结果,讨论分析了超声波法制备量子点的优势和不足,并提出了一些在原有基础上可以改进的地方,最后展望了纳米材料的应用前景.     

CuInS2量子点的合成及在太阳电池中的应用研究

介绍了CuInS2量子点的合成方法及在几种结构的太阳电池(如全无机纳米结构太阳电池、染料敏化电池及聚合物太阳电池)中的应用,尤其是针对聚合物太阳电池,分析了器件效率低的原因并提出了提高该类太阳电池效率的方法。     

TiO2纳米管的制备及应用研究进展

TiO2纳米管由于其表面积大、吸附能力强和电子迁移率高等特点而在光催化、太阳能电池、锂电池和传感器等领域中展现出巨大的应用潜力.综述了TiO2纳米管常用的几种制备方法,以及TiO2纳米管在相关应用领域中的最新研究进展.     

Matching Charge Extraction Contact for Infrared PbS Colloidal Quantum Dot Solar Cells

Infrared solar cells (IRSCs) can supplement silicon or perovskite SCs to broaden the utilization of the solar spectrum. As an ideal infrared photovoltaic material, PbS colloidal quantum dots (CQDs) with tunable bandgaps can make good use of solar energy, especially the infrared region. However, as the QD size increases, the energy level shrinking and surface facet evolution makes us reconsider the matching charge extraction contacts and the QD passivation strategy. Herein, different to the traditional sol-gel ZnO layer, energy-level aligned ZnO thin film from a magnetron sputtering method is adopted for electron extraction. In addition, a modified hybrid ligand recipe is developed for the facet passivation of large size QDs. As a result, the champion IRSC delivers an open circuit voltage of 0.49 V and a power conversion efficiency (PCE) of 10.47% under AM1.5 full-spectrum illumination, and the certified PCE is over 10%. Especially the 1100 nm filtered efficiency achieves 1.23%. The obtained devices also show high storage stability. The present matched electron extraction and QD passivation strategies are expected to highly booster the IR conversion yield and promote the fast development of new conception QD optoelectronics.     

Ag2Se量子点共敏化固态染料敏化太阳能电池光电性能研究

采用水相共沉积法制备Ag₂Se量子点(QDs), 并与染料共敏化制备固态染料敏化太阳能电池(DSSCs)。考察了Ag₂Se量子点不同敏化方式(TiO₂/N719/QDs, TiO₂/QDs/N719)及敏化时间(0~5 h)对DSSCs性能的影响。通过透射电子显微镜(TEM)和紫外-可见光谱图(UV-Vis)对Ag₂Se量子点结构及光学性质进行了表征; 采用光调制光电流/电压谱(IMPS/VS)以及交流阻抗谱(EIS)对器件中载流子传输过程进行了研究。TiO₂/QDs/N719的电池器件比TiO₂/ N719/QDs具有更高的单色光量子转化效率(IPCE)及光电转化效率, 这是由于TiO₂/QDs/N719可以吸附更多的量子点和染料。随着Ag₂Se量子点敏化时间的延长, 光电转化效率先提高后降低, 最高达到3.97%。Ag₂Se量子点在器件中起到了阻挡层作用, 可以促进电子传输, 抑制电子-空穴复合。而随着量子点敏化时间超过2 h, 电子陷入陷阱的几率增加, 导致器件的光伏性能下降。     

量子点敏化太阳能电池光阳极的研究进展

介绍量子点敏化太阳能电池的发展现状及趋势,针对光阳极改性来提高量子点敏化太阳能电池转化效率的方法,从半导体薄膜、量子点共敏化、量子点掺杂3个方面综合分析光阳极的研究进展和相关技术。根据制约电池效率的主要因素,提出量子点敏化太阳能电池的未来发展趋势,包括继续优化光阳极半导体薄膜的组成及结构、探索新型的宽光谱响应量子点以及发展高效的界面修饰技术等。     

Boosting the Performance of Environmentally Friendly Quantum Dot‐Sensitized Solar Cells over 13% Efficiency by Dual Sensitizers with Cascade Energy Structure

Generally, high light‐harvesting efficiency, electron‐injection efficiency, and charge‐collection efficiency are the prerequisites for high‐efficiency quantum‐dot‐sensitized solar cells (QDSCs). However, it is fairly difficult for a single QD sensitizer to meet these three requirements simultaneously. It is demonstrated that these parameters can be felicitously balanced by a cosensitization strategy through the adoption of environmental‐friendly Zn–Cu–In–Se and Zn–Cu–In–S dual QD sensitizers with cascade energy structure. Experimental results indicate that: i) the combination of the dual QDs can improve the light‐harvesting capability of the cells, especially in the visible light window; ii) the cosensitization approach can facilitate electron injection, benefitting from the cascade energy structure of the two QD sensitizers employed; iii) the charge‐collection efficiency can be remarkably enhanced by the suppressed charge‐recombination process due to the improved QD coverage on TiO₂. Consequently, this cosensitization strategy delivers a new certified efficiency record of 12.98% for liquid‐junction QDSCs under AM 1.5G 1 sun irradiation. Moreover, the constructed cells exhibit good stability in a high‐humidity environment.