量子点敏化太阳能电池性能提升方法的研究

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。目前量子点敏化太阳能电池的转化效率仍然不高,如何提高量子点敏化太阳能电池的性能和转化效率,是研究者共同关心的问题。本文从方法的角度出发,介绍了防护层处理,掺杂和共敏化三种方法对量子点敏化太阳能电池性能的提升作用。     

量子点敏化太阳能电池研究进展

量子点敏化太阳能电池(quantum dot-sensitized solar cells,QDSSCs)由于其理论转化效率高(44%)、带隙可调、价格低廉和稳定性好等优点引起了广泛关注。本文就QDSSCs的结构组成、工作原理、量子点(quantum dots,QDs)的合成方法、限制效率的因素以及优化方法等进行了综述,总结了量子点的两种合成方法即原位沉淀法和非原位沉淀法。与此同时,分析了目前影响QDSSCs效率的主要因素,如电子-空穴对的复合、光阳极结构不完善、电解质性能不佳等,最后对如何提高QDSSCs光电转化效率的研究重点和方向进行了展望,指出可通过改性量子点敏化剂、优化光阳极半导体及改善量子点与半导体间的界面特性等方法提高转换效率。     

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沉积方式、对电极的制备及性能、量子点敏化剂的改性以及半导体薄膜的制备方法,最后结合现存问题提出了今后的研究方向。     

胶体量子点发光二极管的研究进展

近年来,电驱动胶体量子点发光二极管(QD-LED)的性能,特别是外量子效率得到了很大的提高。胶体量子点由于具有高的发光效率和尺寸可调谐的光电子性质,在高效、高色彩品质的薄膜显示器和固态发光器件有潜在的应用。文章介绍了利用胶体量子点作为发光二极管发色团的优势,重点阐述三种典型QD-LED的类型,最后,我们讨论了QD-LED商业化遇到的挑战。     

硫化铅胶体量子点太阳电池的研究进展

介绍了量子点太阳电池的工作原理,重点阐述了硫化铅胶体量子点在太阳电池中的应用研究进展,包括纯硫化铅量子点太阳电池、与有机材料和钙钛矿材料杂化的太阳电池,指出配体工程、活性层微结构设计与表面能级修饰是提升硫化铅胶体量子点太阳电池效率的有效手段与普遍做法。针对硫化铅胶体量子点太阳电池面临的问题进行了分析与论述,提出未来的研究工作需结合太阳电池的工作机理,从最大化光电流传输、全波段的光子捕获、界面质量控制和提高稳定性等角度来提升硫化铅太阳电池的效率。     

ZnO/PbS异质结量子点太阳能电池的界面修饰及稳定性研究

对ZnO/PbS异质结量子点太阳能电池的界面修饰及稳定性进行研究,采用ZnO电子传输层掺杂金属Mg及引入电子阻挡层两种界面修饰方法,制备了不同的量子点太阳能电池器件,并对其进行伏安特性测试。结果表明,界面修饰可调整界面能级结构、减少缺陷复合、增强电荷传输。经过界面修饰的器件获得了9.46%的光电转换效率（PCE）,分别比未掺杂的器件（PCE为5.41%）和无电子阻挡层结构的器件（PCE为1.60%）提升了约75%和491%。此外,经过30 d的空气暴露后,界面修饰后的器件仍能保持原有PCE的95%以上。     

加拿大研制出最高的胶体量子点太阳能电池

由加拿大多伦多大学Jiang Tang和Ted Sargent等教授率领,包括沙特阿拉伯阿卜杜拉国王科技大学、美国宾夕法尼亚州立大学研究学者在内的国际科研团队,使用无机配位体替代有机分子来包裹量子点并让其表面钝化（不易与其他物质发生化学反应）,研制出了迄今转化效率最高（达6％）的胶体量子点（CQD）太阳能电池。这项研究发表于近期的《自然材料（Nature Materials）》期刊。     

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%。     

ZnS对CdS量子点敏化太阳能电池性能的影响EI北大核心CSCD

通过静电纺丝技术,制备TiO2光阳极,在该光阳极上用连续离子吸附与反应法制备CdS／ZnS量子点,并与Pt对电极、多硫化合物电解液组装成量子点敏化太阳能电池（QDSCs）。利用ZnS比CdS导带高的特点,制备CdS／ZnS共敏化量子点。利用X射线衍射对光阳极进行物相分析,扫描电子显微镜和能谱仪进行形貌和元素成分表征,并将组装后的电池通过伏安特性曲线（J-V）进行光电性能分析。结果表明：量子点的引入对TiO2的晶型影响不大;CdS／ZnS量子点成功的附着在TiO2光阳极表面,通过比较不同循玎沉积次数的CdS与Zn2量子点光阳极的光电性能。先对CdS循环浸泡7次、后对ZnS循环浔泡5次数的量子点,光电性能最优,拥有最高的开路电压（0．87V）和光电转换效率（1．09％）,与单独的CdS量子点敏化太阳能电池相比较,光电转换效率提高了71．56％。     

量子点敏化太阳能电池电解质的研究进展

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。     

CdSe@ZnS胶体量子点的合成及其在发光二极管中的应用

以氧化镉、硒粉和二乙基二硫代氨基甲酸锌为原料,采用微流体法合成了稳定的CdSe@ZnS核-壳结构胶体量子点,利用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微电镜(TEM)、荧光光谱仪(PL)和紫外-可见吸收光谱(UV-vis)对量子点的结晶性能、微观形貌和发光性能进行了表征。将CdSe@ZnS核-壳结构量子点作为量子点发光二极管(QLED)的发光层材料,成功组装出ITO/PEDOT:PSS/Poly-TPD/Cd Se@ZnS/PCBM/Li F:Al三明治结构的量子点发光二极管,在2 V电压下成功点亮,器件发出黄色光,亮度达到4500 Cd/cm~2。     

量子点敏化太阳能电池简介

量子点敏化电池具有很多染料敏化电池无法比拟的优势,因此量子点敏化太阳能电池被视为具有高潜力的未来电池。文章对量子点敏化电池的发展历程、结构、工作原理、光阳极的制备、敏化剂的改性等作了简单介绍。     

透明Cu2S@氮掺杂碳纳米片用于双面量子点敏化太阳能电池对电极的性能

采用液相外延生长法制备了一种由铜和四羧基卟啉配位的金属–有机框架薄膜材料,以其为牺牲模板,原位合成了Cu₂S和氮掺杂碳的复合透明膜(Cu₂S@NCF),将其直接作双面CdS/CdSe量子点敏化太阳能电池(QDSSC)对电极,并对其进行了结构、形貌及性能研究。结果表明:Cu-(5,10,15,20-(4-羧基苯基)卟啉)(TCPP)薄膜在煅烧过程中,Cu原子在硫粉存在下转变成了Cu₂S纳米颗粒,而含氮的有机连接单元TCPP原位碳化成了氮掺杂的碳。Cu₂S@NCF保持了Cu-TCPP薄膜的纳米片形貌,且大量尺寸均一的Cu₂S小颗粒分布于纳米片上,以其作对电极所组装的CdS/CdSe QDSSC具有优异的光伏性能,从正面辐射和背面辐射分别获得了4.16%和3.72%的光电转化效率(η),高于Pt电极组装QDSSC的η(2.39%和1.73%)。通过对循环伏安曲线、电化学阻抗谱和Tafel极化曲线分析可知,Cu₂S@NCF对S_n^2–...     

碳量子点的光学性质及其应用研究进展

碳量子点是一种由碳原子组成的新型纳米结构,其粒径尺寸一般在10nm以下,具有很好的量子限域效应、荧光性能和光学性能等,有良好的应用前景。碳量子点在光催化反应中的作用主要体现在两个方面：作为电子接收器和用作太阳能电池光阳极的增敏剂。从荧光性能、光激发性、太阳能电池和光催化等方面总结了碳量子的荧光性质和光学性质,分析了碳量子点在光催化、太阳能电池和荧光转换等领域面临的挑战和问题。     

提高钙钛矿量子点稳定性的研究进展

钙钛矿量子点具有发光谱带较窄、发光可调、量子效率高等优异的光学性能,在发光二极管、激光发射器等领域广受关注。但是钙钛矿量子点由于强离子性、高表面能及表面配体易迁移等特性而对环境高度敏感,使其在实际应用中受到限制。本文简要介绍了钙钛矿量子点结构和不稳定的原因,综述了近年来提高钙钛矿量子点稳定性的主要方法,重点从离子掺杂、表面钝化、表面包覆及多重保护4个方面展开论述。最后从绿色环保的角度出发,对高稳定生物质基钙钛矿量子点材料的制备进行了展望,提出使用具有特定结构的生物质材料及其衍生材料取代传统石油基试剂作为配体、溶剂或吸附重金属离子的外壳材料,可加速钙钛矿量子点朝着绿色低毒的方向发展。     

量子点敏化太阳电池敏化剂的研究

量子点(QDs)的结构和组成决定了量子点敏化太阳电池(QDSSCs)光生电荷的产生、分离、传输及其光电转换效率。本文综述了近年来不同结构和组成的QDs作为敏化剂对QDSSCs效率的影响。     

二氧化锡量子点的制备、表征及缺陷研究

以SnCl4·5H2O为原料、三重蒸馏水为溶剂,结合溶胶凝胶法与水热法合成了9种不同粒径的SnO2量子点胶体及其对应的粉末颗粒。分析了不同合成条件对量子点的影响,用XRD和TEM对其粉末结构和形貌进行了表征,对SnO2纳米粒子的Uv-Vis光谱以及光致发光光谱进行了分析,计算了量子点粒径大小以及禁带宽度,并对其荧光发光机理进行了探讨。结果表明,合成的Sn02量子点的粒径为3．2～4．6nm,粒径分布均匀,分散性较好。SnO2纳米粒子光致发光在430nm、530nm和600nm处有发光峰,分别是由锡间隙、单电子氧缺陷以及表面态引起的深能级跃迁所致。     

脱脂棉基碳量子点的制备

以脱脂棉为碳源,采用水热合成法来制备了荧光碳量子点。采用透射电镜、X射线衍射、漫反射光谱、红外光谱对样品的表面形貌、粒径大小、表面基团情况进行表征。结果表明:样品是规则的球形单晶结构,粒径为2.7 nm。     

石墨烯量子点的制备与表征

介绍了一种改进的溶剂热法制备石墨烯量子点(GQDs)。该方法以N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和氧化石墨烯(GO)作为溶剂和原料,过程中会对GO进行微波膨胀预处理,然后进行反应。分别采用紫外可见吸收、光致发光、红外、透射电镜对石墨烯量子点进行结构、形貌以及荧光性能的表征。通过该方法制备的GQDs的荧光发射光谱表明其具有可激发性且具有良好的荧光性能。