石墨烯量子点/CdS/CdSe共敏化太阳能电池

以三维锐钛矿TiO₂微球为上层光散射层材料, 以商业纳米TiO₂为下层连接材料, 采用刮刀法制备了一种新颖的双层TiO₂薄膜, 并应用于量子点敏化太阳能电池(QDSSC)。其中, 石墨烯量子点(GQDs)采用滴液法引入, CdS/CdSe量子点采用连续离子层吸附法(SILAR)制备。采用场发射扫描电镜、透射电镜、X射线衍射、紫外-可见漫反射光谱及荧光光谱对样品进行表征。实验还制备了CdS/CdSe量子点敏化及石墨烯量子点/CdS/CdSe共敏化太阳能电池, 并研究了石墨烯量子点及CdS不同敏化周期及对电池性能影响。研究结果表明, 石墨烯量子点及CdS不同敏化周期对薄膜的光学性质、电子传输及载流子复合均有较大影响。优选条件下, TiO₂/QGDs/CdS(4)/CdSe电池的光电转换效率为1.24%, 光电流密度为9.47 mA/cm², 显著高于TiO₂/CdS(4)/CdSe电池的这些参数(0.59%与6.22 mA/cm²)。这主要是由于TiO₂表层吸附石墨烯量子点后增强了电子的传输, 减少了载流子的复合。     

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。     

CuInS2量子点敏化太阳能电池材料的研究进展

CuInS_2量子点因低毒、良好的光电性能和热电稳定性而成为量子点敏化太阳能电池(QDSSC)极具前景的量子点敏化剂。首先简单介绍了CuInS_2量子点材料的光电性质和QDSSC中CuInS_2量子点的合成,然后重点总结了CuInS_2量子点敏化电极的制备及各电池材料对QDSSC性能的影响,最后指出了该电池目前存在的问题以及对未来的展望。     

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。     

不同浓度的NiS2-FeS2/碳纳米纤维对电极对量子点敏化太阳能电池光伏性能的影响

为了弥补量子点敏化太阳能电池传统Cu₂S对电极在液态多硫化物电解液中易腐蚀、不稳定的缺陷,表现出更高的对电极电催化活性。本文通过静电纺丝技术和简单的一步水热法成功制备了碳纳米纤维负载的双金属硫化物NiS₂-FeS₂(NiS₂-FeS₂/CNFs)对电极,应用于量子点敏化太阳能电池(QDSSCs)中表现出优异的电化学性能。同时,不同浓度的NiS₂-FeS₂复合材料在SEM下表现出很大的差异,负载到碳纳米纤维制备成对电极对电池性能也有很大的影响。因此,本文重点探究了水热法制备不同浓度的NiS₂-FeS₂/CNFs对电极对其组装的QDSSCs光电性能影响,以获得最佳对电极浓度。实验结果表明：当NiS₂-FeS₂/CNFs浓度配比为0.8时,电池光电转换效率(PCE)达到最大值为8.05%。     

高效CdS量子点敏化B/S共掺杂纳米TiO2太阳能电池的制备及光电性能研究

采用水热法制备硼硫(B/S)共掺杂纳米二氧化钛(B-S-TiO₂), 并配制成浆料, 利用丝网印刷技术在FTO导电玻璃上制备B-S-TiO₂薄膜; 用化学浴沉积(CBD)法制备了CdS量子点敏化B-S-TiO₂薄膜电极, 并用X射线衍射(XRD)、电子显微镜(TEM)、元素分析能谱(EDS)和紫外-可见光谱对其进行表征分析; 结果显示: B/S共掺杂不会改变TiO₂的晶型, 掺杂后的TiO₂吸收边带发生明显红移, 吸收强度显著增强; 同样用化学浴沉积的方法制备NiS工作电极, 用改性的聚硫化物((CH₃)₄N)₂S/((CH₃)₄N)₂S_n)电解液, 组装CdS量子点敏化硼硫(B/S)共掺杂纳米二氧化钛(B-S-TiO₂)太阳能电池, 并测试电池光电性能。测试结果表明, 在AM1.5G的照射下, 电池的能量转化效率(η)由3.21%增大到3.69%, 提高了14.9%, 电池获得高达 (V_oc)1.218 V的开路电压和3.42 mA/cm²的短路光电流(J_sc), 以及高达88.7%的填充因子(ff)。     

SnO_(2)作散射层的光阳极膜厚对量子点染料敏化太阳能电池光电性能的影响EI北大核心CSCD

先用一步水热法合成空心纳米球,再将其作为量子点敏化太阳能电池(QDSSCs)光阳极的散射层材料用丝网印刷技术刮涂在TiO_(2)基底上。组装成的QDSSCs电池具有优异的电化学性能,表明SnO_(2)的空心球结构有利于电解质的存储,在保证电子高效传输速率的同时提高其化学稳定性,使循环反应更加有效。在QDSSCs的制备过程中,以ZnCuInSe量子点为敏化剂,进一步研究了吸附量子点后不同膜厚的光阳极对太阳能电池光电性能的影响。膜厚为9μm的SnO_(2)散射层其最高光电转换效率值7.31%,可应用在QDSSCs中。     

MoS2/g-C3N4复合催化剂的制备及CdSe量子点敏化产氢性能研究

太阳能光催化分解水制氢被认为是从根本上解决能源与环境问题较为理想的途径之一。在以尿素为原料制得石墨相氮化碳(g-C_3N_4)的基础之上,采用简单的低温溶液反应法将二硫化钼(MoS_2)与石墨相氮化碳(g-C_3N_4)复合得到复合催化剂MoS_2/g-C_3N_4,并利用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、紫外-可见漫反射(DRS)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和荧光光谱等对该复合光催化剂的组成、形貌和光物理性能进行了表征;进而以CdSe量子点为光敏剂,三乙醇胺(TEOA)为牺牲剂,构建了不含贵金属的三组分光催化产氢体系,并对体系pH值、CdSe量子点浓度等对产氢性能的影响进行了研究。结果表明:将MoS_2纳米颗粒负载到g-C_3N_4上可使g-C_3N_4的光催化产氢性能得到显著提高。当MoS_2负载量为7%(质量比)时,在最佳的条件下(pH=9.0,CdSe量子点的体积为25mL),最大产氢速率达到了141.74μmol·h-1,6h的产氢总量达到了212.61μmol。最后,结合荧光猝灭实验,推测了该体系的产氢机理。     

倒置钙钛矿太阳能电池的空穴传输层的研究进展

倒置钙钛矿太阳能电池(PSCs)具有器件结构简单、吸光系数高、迟滞效应小、良好的缺陷容忍性等优点,受到了广泛的关注。但倒置器件光电转换效率(PCE)尚有待提高,究其原因是空穴传输层(HTL)和钙钛矿层界面处的能量损失表现出相对较小的开路电压。文章综述了包括有机聚合物、无机物、尖晶石氧化物等作为空穴传输材料的相关研究进展,进一步分析了通过调节电极/空穴传输层能级使之与钙钛矿价带匹配,及通过界面修饰促进器件对载流子的注入与收集,从而提高光电转换效率的研究现状。对提高倒置钙钛矿太阳能电池性能的研究具有一定的指导意义,最后对倒置器件的应用前景进行了展望。     

Optimization of CdSe layer on modified ZnO hierarchical spheres by spin-SILAR for efficient CdS/CdSe co-sensitized solar cells

In this study, after CdS quantum dots sensitized ZnO hierarchical spheres (ZnO HS), we used a simple process to deposit CdSe QDs on ZnO by spin-coating-based SILAR, and applied to photoanodes of quantum dots-sensitized solar cells. Before CdS and CdSe QDs deposition, the ZnO HS photoanodes were modified by Zn(CH₃COO)₂·2H₂O methanol solution to further enhance the open-circuit voltage and power conversion efficiency (PCE). The program of modifying photoanodes and the number of CdSe spin-SILAR cycles are evaluated on the optical and electrochemical properties of the cells. As a result, a high energy conversion efficiency of 2.49 % was obtained by using modified ZnO HS/CdS photoanode under AM 1.5 illumination of 100 mW cm^?2. And further decorated by the CdSe QDs, the ZnO HS/CdS/CdSe cell achieved a PCE of 5.36 % due to the modification of ZnO HS nanostructure, the enhanced absorption in the visible region, the lower recombination reaction and higher electron lifetime.     

Influence of thermal annealing-induced molecular aggregation on film properties and photovoltaic performance of bulk heterojunction solar cells based on a squaraine dye

Squaraine (SQ) dyes have been considered as efficient photoactive materials for organic solar cells. In this work, we purposely controlled the molecular aggregation of an SQ dye, 2,4-bis[4-(N,N-dibutylamino)-2-dihydroxyphenyl] SQ (DBSQ-(OH)₂) in the DBSQ(OH)₂:[6,6]-phenyl-C₆₁-butyric acid methyl ester (PCBM) blend film by using the thermal annealing method, to study the influence of the molecular aggregation on film properties as well as the photovoltaic performance of DBSQ(OH)₂:PCBM-based bulk heterojunction (BHJ) solar cells. Our results demonstrate that thermal annealing may change the aggregation behavior of DBSQ(OH)₂ in the DBSQ(OH)₂:PCBM film, and thus significantly influence the surface morphology, optical and electrical properties of the blend film, as well as the photovoltaic performance of DBSQ(OH)₂:PCBM BHJ cells.     

Enhanced performance of Al2O3 coated ZnO nanorods in CdS/CdSe quantum dot-sensitized solar cell

CdS/CdSe quantum dot-sensitized solar cells (QDSCs) based on ZnO nanorods, 4.55 μm in length, were studied. Many studies have shown that the performance of QDSCs is limited by a recombination process. Therefore, the interface layer was fabricated on the surface of the ZnO nanorods to retard recombination at the interface between the semiconductor and electrolyte. Overall, the performance of the QDSCs was improved by a surface coating of aluminum isopropoxide (Al₂O₃) on the ZnO nanorod, which facilitates a decrease in electron recombination and increased adsorption of CdS/CdSe QDs on the ZnO nanorods.     

光照入射角对太阳能电池输出功率的影响

为了研究在自然条件下,光照入射角对太阳能电池实际输出功率的影响,对单晶硅、多晶硅和非晶硅太阳能电池进行了不同倾角和方位角的测试实验,得到了太阳能电池转换效率关于倾角和方位角的对应关系,并用转换效率的变化曲线分析和说明光照入射角对太阳能电池输出功率的影响.     

量子点太阳电池的探索

阐述了探索量子点太阳电池的重要意义与物理构想,简要介绍了两种不同结构组态的量子点太阳电池的光伏性能,如p-i-n量子点太阳电池和量子点敏化太阳电池.对发生在各种量子点(PbSe、PbS、PbTe、CdSe和Si)中的因碰撞电离而导致的多激子产生效应及其研究进展进行了重点评述,并提出了设计与制作量子点太阳电池的若干技术对策.可以预期,具有超高能量转换效率、低制作成本与高可靠性的量子点太阳电池的实现,有可能对未来的光伏技术与产业产生革命性的影响.     

银粉振实密度对晶硅太阳能电池电性能的影响

晶硅太阳能电池是利用最广泛的太阳能电池,但是,其光电转换效率远低于理论最大值(31%)。本文首先采用化学还原法制备出高分散的微米(D₅₀=2.78μm)和亚微米(D₅₀=0.56μm)球形银粉,然后将微米银粉和亚微米银粉按一定的比例进行混合,并借助XRD、SEM、EDS等测试方法研究了银粉的振实密度对前电极栅线的横截面结构、表面形貌以及电池接触界面结构和电性能的影响。结果表明,混合银粉的振实密度高于纯微米或亚微米银粉的振实密度,当亚微米银粉在混合银粉中质量分数为15%时银粉的振实密度最高。且当银粉的振实密度最高时,前电极栅线的横截面结构、表面形貌和电池的接触界面结构最优,电池的电性能最佳。综上,银粉的振实密度对电池的电性能有重要的影响。