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Aqueous synthesis of Mn-doped CuInSe <sub/>2</sub> quantum dots to enhance the performance of quantum dot sensitized solar cells

DOI:10.1039/c9dt03163d 期刊:Dalton Transactions 出版年份:2019 更新时间:2025-09-12 10:27:22
摘要: Herein, we present the direct aqueous synthesis of manganese (Mn) doped CuInSe2 (Mn-CISe) quantum dots (QDs) under microwave irradiation to improve the photochemical properties of solar cells. As a result of Mn doping, the narrower bandgap energy of Mn-CISe leads to higher visible light absorption. The Mn-CISe QDs are therefore used as photosensitizers in quantum dot sensitized solar cells (QDSSCs), exhibiting enhanced performance which is dependent on Mn concentration. To the best of our knowledge, this is the ?rst time to construct an Mn-CISe sensitized-TiO2 photoanode to boost the photovoltaic performance of QDSSCs. The incorporation of Mn into CISe increases short-circuit current, which is ascribed to the e?ective injection of the excited electrons from QDs into TiO2 and the consequent higher electron lifetime, likely through a newly formed Mn midgap in the CISe band structure. Compared to the undoped QDs, Mn-CISe QDSSCs show a shorter electron transport time (τt) and a longer electron recombination time (τr) which are studied by intensity-modulated photocurrent spectroscopy and intensity-modulated photovoltage spectroscopy, respectively. In fact, a combination of higher light-harvesting e?ciency, slower charge recombination, and a longer electron lifetime gives rise to a maximum photovoltaic performance of 6.28%.
作者: Mulu Alemayehu Abate,Keiko Wakic,Khalilalrahman Dehvari,Jia-Yaw Chang
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研究概述 实验方案 设备清单

To improve the photochemical properties of solar cells through the direct aqueous synthesis of manganese (Mn) doped CuInSe2 (Mn-CISe) quantum dots (QDs) under microwave irradiation.

The incorporation of Mn into CISe QDs not only contributes to higher light absorption but also leads to a higher injection rate of excited electrons from QDs to TiO2 and suppression of charge recombination, resulting in an improved photovoltaic performance of 6.28%.

The study focuses on the enhancement of photovoltaic performance through Mn doping in CISe QDs, but the optimal doping concentration and the potential environmental impact of the synthesis process are not extensively discussed.

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