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不同尺寸ZnxCd1-xSe@ZnO空心球的可控合成及其在量子点敏化太阳能电池中的应用
摘要： 基于ZnO中空球模板，通过离子交换法成功制备了用于量子点敏化太阳能电池（QDSSCs）的ZnxCd1-xSe@ZnO中空球（HS）。采用不同尺寸碳球预合成的ZnO HS为模板，可将ZnxCd1-xSe@ZnO HS的尺寸调控在~300 nm至~800 nm范围内。当使用不同尺寸的ZnxCd1-xSe@ZnO HS时，QDSSCs的光伏性能（尤其是短路电流密度Jsc）发生显著变化。平均粒径约500 nm的ZnxCd1-xSe@ZnO HS表现出优于其他尺寸样品的性能。采用不同尺寸ZnxCd1-xSe@ZnO HS混合体系时，功率转换效率可进一步提升。这种光伏性能增强源于中空球尺寸效应、光散射作用以及ZnxCd1-xSe@ZnO HS的组分梯度结构。
关键词： 氧化锌、合金量子点、敏化太阳能电池、空心球
更新于2025-11-14 17:04:02
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量子点材料工程助力量子点敏化太阳能电池效率突破13%
摘要： 量子点（QD）光捕获材料的内在电子结构和晶体质量是决定最终量子点敏化太阳能电池（QDSCs）光伏性能的主要因素。毫无疑问，开发合适的高质量量子点是提升QDSCs性能的关键途径。为降低陷阱态缺陷密度，在光捕获星形材料Zn-Cu-In-Se（ZCISe）合金量子点周围外延生长了带隙更宽的ZnSe壳层，形成I型核/壳结构ZCIS/ZnSe。通过这种量子点材料工程，QDSCs的平均功率转换效率（PCE）从原始CuInSe2的9.54%提升至合金化ZCISe的12.49%，并进一步达到核/壳结构ZCISe/ZnSe量子点的13.71%。在AM 1.5G标准太阳光照射下，ZCIS/ZnSe QDSCs获得了13.49%的认证PCE，该数值创造了QDSCs的新效率纪录。与ZCISe体系相比，ZCIS/ZnSe基QDSCs光伏性能的显著提升主要归因于陷阱态缺陷密度的降低，这有利于抑制光阳极/电解质界面的电荷复合，从而特别提升了光电压和填充因子。稳态光谱、二极管理想因子、瞬态吸收及电化学阻抗谱表征证实，所形成的I型核/壳结构能降低陷阱态缺陷密度、抑制电荷复合并改善电池的光伏性能。本工作展示了量子点材料工程在提升QDSCs光伏性能方面的巨大潜力。
关键词： 敏化太阳能电池、光伏性能、量子点、硒化锌、锌铜铟硒
更新于2025-09-23 15:21:01
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Cr(III)掺杂TiO2/MWCNTs纳米复合材料的协同效应：其增强的物理化学性质与光伏研究的关系
摘要： 在本研究中，通过以0.5-3.0摩尔%的Cr(III)为掺杂剂对TiO2主体晶格进行光电改性，并采用单步原位溶胶-凝胶法制备其与MWCNTs的复合材料，随后使用钌(II)基敏化剂研究了该杂化材料的光伏性能。通过多种光谱分析（XRD、拉曼、UV-Visible DRS、XPS、FT-IR、PL、TRPL和EIS测量）及显微技术（配有SAED的HR-TEM）对比了三元Cr@TiO2/MWCNTs纳米晶与TiO2/MWCNTs纳米晶的理化性质（包括结构、光电、形貌及电荷转移行为）。TRPL和EIS研究表明，Cr(III)离子掺入TiO2主体晶格后，激发态电子的平均寿命延长，界面电荷转移电阻降低。经过详细的理化性质研究后，采用刮涂法以DMF和CH3CN为溶剂将无粘结剂纳米晶沉积在F:SnO2(FTO)上，随后锚定N719染料。最终将敏化光电极与铂对电极夹合制成三明治式染料敏化太阳能电池(DSSCs)，并在AM 1.5太阳光模拟器下测量组装器件的光伏性能（进行I-V和IPCE测试）。基于Cr0.010@Ti0.990C纳米晶的DSSCs展现出最高光伏转换效率η=7.69%，较未掺杂TiO2/MWCNTs基DSSCs（η=6.18%）提升了20%。
关键词： 三价铬掺杂、光电研究、三元纳米复合材料、敏化太阳能电池
更新于2025-09-23 15:19:57