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二氧化钛的氮掺杂及光阳极退火处理以提升太阳能电池性能

DOI：10.1016/j.jallcom.2020.154880 期刊：Journal of Alloys and Compounds 出版年份：2020 更新时间：2025-09-23 15:19:57
摘要： 在TiO2中进行适度氮（N）掺杂，并对CdS量子点（QD）敏化光阳极进行优化空气退火处理后，相应量子点太阳能电池（QDSC）实现了高效电子转移和低复合速率。氮掺杂钝化了TiO2表面缺陷，降低了复合中心密度，促进了电子向集流体的注入。该处理还改变了TiO2的电子能带结构，使其带隙从3.17 eV降至2.91 eV。因此在N-TiO2/CdS光阳极的QDSC中，N-TiO2与CdS在光照下均发生电荷分离，相比未掺杂TiO2/CdS基QDSC产生了更高光电流。氮掺杂还增强了TiO2的氧化还原活性，使其截面更利于离子和电子传输，这对太阳能电池性能具有优势。 N-TiO2/CdS或TiO2/CdS光阳极的最佳退火温度为150°C，该条件有效抑制了反向电子运动，使N-TiO2/CdS@150°C/多硫化物凝胶/C-纤维太阳能电池的功率转换效率（PCE）较未退火对照组显著提升55%。降低的平均激发电子寿命、提高的入射光子-电流转换效率、复合电阻及光电压衰减响应时间，证实退火光阳极相比未退火光阳极具有更强的电荷分离能力。这项首次研究通过氮掺杂与退火处理这两项简单方法实现了光伏参数的显著提升，为量子点太阳能电池的商业化开辟了现实可能。
作者： P. Naresh Kumar，Aparajita Das，Melepurath Deepa
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究氮掺杂二氧化钛及光阳极退火处理对量子点太阳能电池(QDSCs)性能的影响。

研究成果

二氧化钛中的氮掺杂以及在150°C下的退火处理通过改善电荷分离、减少复合损失并提高功率转换效率，显著增强了量子点太阳能电池的性能。本研究提出了一种可扩展且有效的方法来提升量子点太阳能电池的性能。

研究不足

该研究聚焦于氮掺杂与退火处理对TiO?/CdS光阳极的影响，其潜在局限性在于规?；τ玫哪讯?，以及不同材料所需的退火温度优化需求。

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