ZnxLayFezO4尖晶石纳米材料在量子点敏化太阳能电池中的应用

摘要： 通过X射线光电子能谱(XPS)测定化学计量式，合成并表征了一种化学式为Zn0.6093La1.3979Fe0.8650O4(ZLF)的新型无机尖晶石纳米材料。场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)和透射电子显微镜(TEM)图像显示ZLF纳米颗粒(NPs)呈极细的球形形貌，平均粒径约5-30纳米。将ZLF NPs掺入光阳极TiO2浆料中制备了量子点敏化太阳能电池(QDSSCs)。ZLF NPs和光阳极的光致发光(PL)光谱在420、460、485及530纳米处呈现三个主峰和一个弱宽峰。采用0.4%ZLF制备的CdSe电池PL峰强度最低，表明其电荷复合最少且电子转移最容易。含0.4%ZLF NPs的优化冠军电池(η=3.50%，JSC=13.11 mA/cm2，VOC=0.58 V)的光伏参数较无ZLF的参比电池(η=2.18%，JSC=8.70 mA/cm2，VOC=0.57 V)显著提升，效率提高约61%。电化学阻抗谱(EIS)表明，与参比无ZLF电池相比，在TiO2中添加ZLF NPs使最优电池的电荷转移电阻(RCT)降低。因此，添加0.4%ZLF时QDSSC获得了适当的光电流效率——通过最小化ZLF纳米颗粒用量来加速电子传输、降低复合并提升电池效率。