Ho3+上转换发光在染料敏化太阳能电池中的应用

以水热和高温煅烧相结合的方法制备了掺Ho3+的TiO2上转换发光层,并将其组装在染料敏化太阳能电池中.通过XRD、荧光光谱仪、UV-vis和电池的光电性能测试,来分析上转换发光层的发光机理及其加入后对染料敏化太阳能电池性能的影响.结果表明,上转换发光层的引入有效地提高了DSSC的光电性能,在80mW/cm2红外光照射下最高光电转换效率达到了0.12‰,比未加上转换发光层的DSSC提高了360%.     

上转换发光纳米材料对钙钛矿太阳能电池迟滞效应和离子迁移动力学的影响

迟滞效应是影响钙钛矿太阳能电池性能和稳定性的重要问题,离子迁移和由此产生的界面离子积累是引起迟滞效应最重要的原因之一。本研究采用上转换发光纳米材料(Upconversion Luminescent Nanoparticles,UCNP)修饰电子传输层/钙钛矿活性层的界面及本征钙钛矿活性层,系统探究了UCNP对钙钛矿的形貌、结构、光谱/光电性能和离子迁移动力学的影响。结果表明:钙钛矿活性层经过UCNP修饰后器件的光电转换效率(Power Conversion Efficiency,PCE)最佳(16.27%),而且迟滞因子(Hysteresis Factor,HF)得到显著改善(0.05)。进一步采用回路切换瞬态光电技术系统探究了钙钛矿太阳能电池不受光生载流子干扰的离子迁移动力学过程,证明UCNP在光电转换过程中起到抑制离子累积和迁移的双重作用:一方面UCNP可以形成阻隔层,阻碍离子累积;另一方面,UCNP可以在退火过程中进入到钙钛矿体相晶界处,阻碍离子迁移,使恢复电压从0.43 V降低到0.28 V。极化诱导缺陷态模型解释了离子-载流子相互作用机制,阐释了UCNP抑制钙钛矿光伏器件迟滞...     

稀土上转换发光在钙钛矿太阳能电池中的应用

目前,钙钛矿太阳能电池最常使用的钙钛矿材料为CH_3NH_3PbI_3,其禁带宽度为1.55eV,导致低于该能量值的太阳光的光子无法被直接地吸收利用。因此,提高器件对太阳光谱的响应范围是提高钙钛矿太阳能电池性能的关键。稀土上转换材料可以将低能量近红外光转换为高能量可见光,所以,稀土上转换发光的应用是提高钙钛矿太阳能电池性能的较为可行的途径。本文概述了稀土上转换发光的基本机制,介绍了钙钛矿太阳能电池的结构和工作原理,综述了该太阳能电池的研究现状及其主要优势,重点阐述了稀土上转换发光在钙钛矿太阳能电池中的应用,最后对该太阳能电池的发展前景进行了展望。     

稀土发光材料在染料敏化太阳能电池中的研究进展

染料敏化太阳能电池(DSSCs)由于工艺简单、价格便宜、转换效率高等优点而备受关注.其中起负载敏化剂以及收集和传输电子作用的光阳极是关系到电池性能的重要部件.介绍了染料敏化太阳能电池的基本结构和工作原理,综述了优化染料敏化太阳能电池结构的研究现状;重点阐述了稀土发光材料改性二氧化钛提高光电转换效率的研究进展;指出稀土发光材料改性二氧化钛光阳极是提高染料电池光电转换效率的有效途径,也是未来的主要发展方向.     

用背反射提高染料敏化太阳能电池光电转换效率的研究

当光射入染料敏化太阳能电池(DSCs)时,有部分光不能被染料、电解液、导电玻璃等吸收,这部分光将透过电池而未被利用,本研究利用普通镀铝玻璃镜做为背底,将这部分透射光通过背反射重新射入电池来提高DSCs的光电转换效率.研究结果表明,背反射能大幅度提高DSCs的短路电流,短路电流的增加率随着测试遮光罩开孔尺寸的增加而增加,并且随纳米TiO2薄膜厚度的增加而降低.     

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。     

TiO2纳米管阵列在太阳能电池中应用的研究进展

综述了TiO2-NTAs太阳能电池的最新进展,分析了TiO2-NTAs太阳能电池的特点,并展望了TiO2-NTAs太阳能电池的研究方向.     

稀土掺杂上转换发光纳米材料在有机光伏器件中的应用进展

稀土掺杂上转换发光纳米材料(UCNPs)是一种在近红外光激发下发出可见光的纳米材料,将UCNPs掺入有机光伏电池中,可以扩大有机光伏电池对太阳光谱的响应范围,提高有机光伏电池的光电转换效率。综述了UCNPs在染料敏化太阳能电池、聚合物太阳能电池中的应用进展,展望了该材料未来的研究方向。     

原子层沉积技术在新型太阳能电池中的应用

原子层沉积技术(ALD)是一项正处于发展之中、在许多领域具有巨大应用前景的新型材料制备技术,该技术在纳米结构和纳米复合结构的制备方面显示出独特的优势,在新型薄膜太阳能电池领域呈现出巨大的发展潜力和前景。首先概述了ALD技术的工作原理,简要介绍了近几年ALD技术在硅基太阳能电池和铜铟镓硒薄膜电池(CIGS)中的应用,然后重点综述了原子层沉积纳米功能薄膜在染料敏化太阳能电池(DSSCs)和有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池(PSCs)为代表的新型薄膜太阳能电池中的应用。最后,总结了原子层沉积功能薄膜的特点和优势,展望了ALD在新能源材料与器件领域的应用前景和发展趋势。     

Er3+掺杂的氧化钇纳米材料上转换发光性质的研究

利用燃烧法制备了稀土Er3 离子掺杂的氧化钇纳米晶材料.用JEM3010测量这种材料的结构与样品颗粒的分布,结果表明:晶粒尺寸约为30nm.用日立F-2500荧光光谱仪与978nm LD测量了该材料的上转换发光,得到该样品主要发绿色上转换发光,红色上转换发光非常弱.我们认为,这种现象与基质材料的低的声子能量与低的掺杂浓度有关.     

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.     

量子点敏化太阳能电池对电极材料的研究进展

量子点敏化太阳能电池(Quantum Dot-Sensitized Solar cells, QDSCs)制备工艺简单, 制造成本低廉, 是一种有希望的新型太阳能电池。QDSCs利用量子点具有光谱吸收强、尺寸可调和多激子效应等优点, 能够提高其光电转换效率; 同时, 利用无机量子点替代染料作为敏化剂, 能够解决染料敏化太阳能电池(DSCs)的稳定性问题。但是, QDSCs光电转换效率较低是制约其应用的主要问题。近年来, 通过改变和调控对电极的材料和电子特性提高QDSCs的光电效率的方法受到了广泛关注。本文综述了QDSCs对电极材料的制备方法、微观形貌和晶体结构; 重点分析了金属化合物、复合材料、杂化材料、多元金属硫族化合物、导电聚合物和碳材料对电极对量子点敏化太阳能电池的电荷转移阻抗、光电性能等参数的影响; 并分析影响其电催化活性和电子传输性能的主要因素。最后, 提出通过表面修饰、复合和杂化等方法构筑新型对电极材料, 进而改善和提高QDSCs转换效率和稳定性, 是今后的研究重点和研究方向。     

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.     

In Situ Passivation for Efficient PbS Quantum Dot Solar Cells by Precursor Engineering

Current efforts on lead sulfide quantum dot (PbS QD) solar cells are mostly paid to the device architecture engineering and postsynthetic surface modification, while very rare work regarding the optimization of PbS synthesis is reported. Here, PbS QDs are successfully synthesized using PbO and PbAc₂ · 3H₂O as the lead sources. QD solar cells based on PbAc‐PbS have demonstrated a high power conversion efficiency (PCE) of 10.82% (and independently certificated values of 10.62%), which is significantly higher than the PCE of 9.39% for PbO‐PbS QD based ones. For the first time, systematic investigations are carried out on the effect of lead precursor engineering on the device performance. It is revealed that acetate can act as an efficient capping ligands together with oleic acid, providing better surface coverage and replace some of the harmful hydroxyl (OH) ligands during the synthesis. Then the acetate on the surface can be exchanged by iodide and lead to desired passivation. This work demonstrates that the precursor engineering has great potential in performance improvement. It is also pointed out that the initial synthesis is an often neglected but critical stage and has abundant room for optimization to further improve the quality of the resultant QDs, leading to breakthrough efficiency.     

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.     

Lead Selenide (PbSe) Colloidal Quantum Dot Solar Cells with >10% Efficiency

Low‐cost solution‐processed lead chalcogenide colloidal quantum dots (CQDs) have garnered great attention in photovoltaic (PV) applications. In particular, lead selenide (PbSe) CQDs are regarded as attractive active absorbers in solar cells due to their high multiple‐exciton generation and large exciton Bohr radius. However, their low air stability and occurrence of traps/defects during film formation restrict their further development. Air‐stable PbSe CQDs are first synthesized through a cation exchange technique, followed by a solution‐phase ligand exchange approach, and finally absorber films are prepared using a one‐step spin‐coating method. The best PV device fabricated using PbSe CQD inks exhibits a reproducible power conversion efficiency of 10.68%, 16% higher than the previous efficiency record (9.2%). Moreover, the device displays remarkably 40‐day storage and 8 h illuminating stability. This novel strategy could provide an alternative route toward the use of PbSe CQDs in low‐cost and high‐performance infrared optoelectronic devices, such as infrared photodetectors and multijunction solar cells.