研究目的
研究锰掺杂对CdS量子点作为太阳能电池敏化剂的影响以提高光伏效率。
研究成果
通过化学方法制备了不同Mn+2浓度掺杂的PVA包覆CdS量子点。X射线衍射图谱显示纯CdS与Mn掺杂CdS样品具有相似晶体结构。根据XRD和紫外-可见吸收研究估算,合成量子点尺寸约为6纳米。CdS的EDX图谱中显著的Mn+2峰表明Mn成功掺入CdS量子点。高分辨透射电镜显示PVA基质上形成了约6纳米的CdS量子点。将这些量子点作为敏化剂引入ZnO薄膜太阳能电池,在白光照射条件下测得电池参数。(2%)Mn+2掺杂CdS量子点修饰的ZnO薄膜表现出最高短路电流密度(JSC)5.2 mA/cm2、开路电压(VOC)0.6 V、填充因子(FF)0.67及最高光电转换效率(η)2.09%。更高掺杂浓度会导致光电转换效率下降。
研究不足
对于更高的掺杂浓度,短路电流密度值会降低,因此效率也随之下降。出现这种现象的原因是,随着掺杂浓度的增加,锰离子会产生过多的中间能隙态。
1:实验设计与方法选择:
采用简易一锅合成化学法,在聚乙烯醇(PVA)基质上制备纯CdS及锰掺杂CdS量子点。
2:样品选择与数据来源:
将0.1 M CdCl?和0.1 M Na?S溶液用双蒸水配制后,以1:1比例同步加入持续搅拌的PVA溶液中,同时保持80°C温和加热。
3:1 M CdCl?和1 M Na?S溶液用双蒸水配制后,以
3. 实验设备与材料清单:紫外-可见吸收光谱通过Perkin Elmer Lambda 35分光光度计测定;X射线衍射(XRD)图谱由布鲁克AXS仪器(X射线源:Cu Kα)获取,高分辨透射电镜(HRTEM)使用JEM 1000C XII;所制太阳能电池的电流-电压关系采用Keithley 2001万用表测定。
4:实验设备与材料清单:
4. 实验步骤与操作流程:将溶液均分为四等份,其中三份分别添加不同重量掺杂浓度(1%、2%、3%)的醋酸锰四水合物[Mn(CH?COO)?·4H?O],持续搅拌并加热。
5:实验步骤与操作流程:
5. 数据分析方法:根据强吸收边,采用有效质量近似(EMA)计算颗粒尺寸。
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