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通过具有级联能量结构的双敏化剂将环保型量子点敏化太阳能电池的性能提升至超过13%的效率
摘要: 通常,高光捕获效率、电子注入效率和电荷收集效率是实现高效量子点敏化太阳能电池(QDSCs)的先决条件。然而,单一量子点敏化剂很难同时满足这三项要求。研究表明,通过采用环保型Zn-Cu-In-Se和Zn-Cu-In-S双量子点敏化剂并利用级联能级结构,采用共敏化策略可以巧妙平衡这些参数。实验结果表明:i) 双量子点组合能提升电池的光捕获能力,尤其在可见光波段;ii) 共敏化方法得益于所用两种量子点敏化剂的级联能级结构,有助于促进电子注入;iii) 由于TiO2表面量子点覆盖度提高,抑制了电荷复合过程,从而显著增强电荷收集效率。由此,该共敏化策略使液态结QDSCs在AM 1.5G 1太阳光照下创造了12.98%的新认证效率纪录。此外,所构建电池在高湿度环境下表现出良好稳定性。
关键词: 环保太阳能电池、量子点敏化太阳能电池、共敏化
更新于2025-09-19 17:13:59
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具有光散射效应的上转换TiO?球体用于增强量子点敏化太阳能电池
摘要: 用于太阳能电池的半导体量子点(QDs)仅能吸收可见光区域的太阳光。上转换材料可将近红外(NIR)光子转化为可见光光子,进而被敏化剂利用产生光电流。因此,在量子点敏化太阳能电池(QDSCs)中应用上转换材料以拓宽光谱利用范围具有合理性。本文将Yb3?/Er3?共掺杂TiO?球体集成至QDSCs的光阳极中,系统研究了光阳极结构对电池性能的影响。采用优化复合膜光阳极制备的QDSC实现了3.53%的转换效率(η),其性能优于纯TiO?膜光阳极电池。复合光阳极电池性能的提升主要源于两方面:其一,上转换材料的近红外光间接利用过程;其二,掺杂上转换材料的TiO?球体产生的光散射效应增强了可见光吸收。
关键词: 量子点敏化太阳能电池,Yb3?/Er3?共掺杂TiO?,上转换,光散射效应
更新于2025-09-19 17:13:59
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CdTe、CdSe和CdS量子点敏化太阳能电池的光伏性能研究(量子点尺寸相近)
摘要: 采用尺寸相近的CdTe、CdSe和CdS量子点作为光敏剂制备了量子点敏化太阳能电池(QDSSC)。通过吸收光谱、XRD和TEM研究了其光学与结构特性。研究发现,额外添加ZnS缓冲层可提升电池效率。未处理时CdTe、CdSe和CdS敏化QDSSC的效率值分别为0.22%、0.25%和0.20%;经SILAR循环ZnS处理后,三种量子点敏化电池的效率分别提升至1.41%、1.98%和0.94%。通过分析三种量子点样品中载流子有效质量差异及载流子寿命差异,解释了电池效率及其他光伏参数的不同。研究发现CdSe对ZnS的吸附性显著高于CdTe或CdS量子点,且ZnS缓冲层能有效减少电子背散射,从而提升三种量子点太阳能电池的效率。
关键词: 连续离子层吸附反应法,量子点,量子点敏化太阳能电池
更新于2025-09-19 17:13:59
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氮掺杂碳膜上高度透明的镍铁硫化物作为双面量子点敏化太阳能电池的对电极
摘要: 半导体在量子点敏化太阳能电池中被广泛用作对电极。然而,许多对电极材料导电性差且需要繁琐的后处理工序。本研究团队开发了一种高透明度的MS?@N掺杂碳膜材料(M = Ni、Fe),该材料通过M-TCPP膜的逐层自组装制备而成,作为双面CdS/CdSe量子点敏化太阳能电池的对电极?;贛S?@N掺杂碳膜的器件展现出更高的正反面光电转换效率(NiS?@N掺杂碳膜分别为4.57%和3.98%,FeS?@N掺杂碳膜分别为3.18%和2.63%),优于铂基器件(2.39%和1.74%)。电化学分析(包括循环伏安法、阻抗谱和塔菲尔极化测量)证实,MS?@N掺杂碳膜材料中均匀分布的硫化物赋予其优异的催化活性和稳定性。
关键词: 氮掺杂碳膜、金属硫化物、量子点敏化太阳能电池、对电极
更新于2025-09-19 17:13:59
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利用CdMnSe外量子点提升CdSe0.2S0.8合金量子点敏化太阳能电池的光伏性能
摘要: 本文通过在三元CdSe0.2S0.8量子点表面引入Mn掺杂CdSe(CdMnSe)外层量子点,并控制Se/Na2S·9H2O摩尔比为1:4,开发出提升CdSexS1-x合金量子点敏化太阳能电池(QDSSCs)功率转换效率(PCE)的有效方法。当采用连续离子层吸附反应法(SILAR)进行三轮沉积,且CdMnSe外层量子点中Cd2+、Se2+和Mn2+离子浓度分别为0.5、0.5和0.05 M时,形成了有利于电子注入和空穴传输的级联能带结构及中间能态。采用多硫化物电解液和Cu2S-黄铜对电极时,在AM 1.5G光照下测得CdSe0.2S0.8/10%CdMnSe QDSSC的PCE为5.420%(开路电压Voc=0.70 V,短路电流密度Jsc=16.834 mA·cm?2,填充因子FF=0.460),较未修饰CdSe0.2S0.8量子点的器件(PCE=4.327%)提升了约25.5%。研究表明该效率提升源于光吸收增强、表面粗糙度降低、量子点向TiO2导带电子转移改善、电子复合减少,从而提高了TiO2薄膜中的电子收集效率。
关键词: CdMnSe外量子点,三元CdSe0.2S0.8量子点,量子点敏化太阳能电池,级联能带结构
更新于2025-09-19 17:13:59
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基于S-烷基苯并噻吩鎓的固态电解质用于高效量子点敏化太阳能电池
摘要: 开发具有成本效益的固态电解质是(光)电化学电池领域的紧迫课题和共同需求。本研究通过一种简单低成本的方法,合成了一系列基于S-取代苯并噻吩盐的有机离子导体。对热行为、光学吸收和离子电导率的研究表明,其中S-甲基苯并噻吩四氟硼酸盐([MBT]BF4)具有良好的热稳定性、高离子电导率且在可见光区无吸收。以[MBT]BF4为基质的固态电解质与光阳极表现出优异的界面相容性。将该固态电解质应用于量子点敏化太阳能电池(QDSSCs)后,器件实现了0.71 V的开路电压、20.73 mW cm?2的短路电流密度以及5.49%的功率转换效率,高于此前报道的固态QDSSCs性能。
关键词: 有机离子导体、量子点敏化太阳能电池、固态电解质、苯并噻吩
更新于2025-09-16 10:30:52
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量子点敏化太阳能电池中CdS/CdSe银掺杂的优化厚度
摘要: 总体而言,采用连续离子层吸附反应法,通过两种溶液制备了CdSe:Ag+量子点:将摩尔浓度为0.003 mM的AgNO3与Cd(CH3COO)2·2H2O阴离子混合制成溶液1,另将2.27 g硒粉和0.6 M Na2SO3溶解于100 ml去离子水中制成溶液2。先将FTO涂覆二氧化钛纳米颗粒,再依次浸入两种溶液,最终形成1至4层厚度的FTO/TiO2/CdSe:Ag+光阳极。通过光学与光伏测试表明,CdSe:Ag+薄膜层数对其形貌、晶体结构、光学特性及光伏性能具有影响。最终基于不同厚度FTO/TiO2/CdSe:Ag+光阳极的器件性能显著提升,最佳效率达3.96%。此外,在阐释材料光学与光伏特性时,我们运用Tauc理论确定了其带隙、导带及价带位置。
关键词: CdSe:Ag+量子点、Tauc理论、光伏特性、量子点敏化太阳能电池、连续离子层吸附与反应法
更新于2025-09-16 10:30:52
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稀土掺杂CdTe量子点作为量子点敏化太阳能电池敏化剂的研究
摘要: 制备了掺杂钆的碲化镉(Gd:CdTe)量子点敏化工作电极用于量子点敏化太阳能电池(QDSSC)。该制备过程中采用胶体法合成了巯基丁二酸包覆的Gd:CdTe量子点作为敏化剂。通过光学吸收和发射光谱分析检测了所制量子点改善的光学性能。荧光量子产率测量显示10%掺杂比例的Gd:CdTe量子点具有最高67%的量子产率。XRD分析证实了所制量子点具有立方闪锌矿晶体结构,并揭示了掺杂浓度依赖的晶胞参数和晶粒尺寸变化。通过FT-IR研究分析了包覆分子对所制量子点的作用效果。通过J-V特性曲线分析了纯量子点与掺杂量子点的光伏性能提升情况,其中10% Gd:CdTe量子点展现出更优的光伏响应,光电转换效率达到2.24%。
关键词: 光电转换效率,量子点敏化太阳能电池,工作电极,钆掺杂碲化镉,量子点
更新于2025-09-16 10:30:52
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用于量子点敏化太阳能电池的吸附棉衍生碳点的调制掺杂
摘要: 为提高量子点敏化太阳能电池(QDSC)的功率转换效率(PCE),通过一锅水热法成功合成了一系列不同掺杂剂(尿素、硫脲和1,3-二氨基丙烷)的脱脂棉衍生碳量子点(CQDs)。三种掺杂CQDs的平均粒径分别为1.7 nm、5.6 nm和1.4 nm,均小于未掺杂样品(24.2 nm)。详细研究了四种CQDs的形貌与结构特征。紫外-可见光谱和荧光光谱显示,掺杂CQDs比未掺杂样品具有更优的光学性能。基于这些CQDs制备的量子点太阳能电池实验表明:掺杂剂显著提升了电池的短路电流密度(Jsc)和开路电压(Voc)。其中1,3-二氨基丙烷掺杂CQDs制备的QDSC获得最高PCE(0.527%),较未掺杂样品(0.176%)提升299%。通过分析CQDs敏化TiO2的紫外-可见漫反射光谱及不同CQDs的能带结构计算发现:尿素、硫脲和1,3-二氨基丙烷的引入有助于获得粒径更小、带隙更窄且含更多氮/硫官能团的CQDs,从而增强光吸收与光激发性能(提升Jsc);氮作为给体使敏化光阳极具有更高费米能级(提高Voc)。本研究建立了CQDs微观结构、三大特征参数(光谱特性、能带结构、官能团)与QDSC光电性能的关联规律,为通过调控掺杂提升QDSC转换效率提供了指导。
关键词: 掺杂剂、碳量子点、水热法、功率转换效率、量子点敏化太阳能电池
更新于2025-09-16 10:30:52
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采用金属硫属化合物的量子点敏化太阳能电池最新进展
摘要: 作为最具前景的第三代光伏器件之一,量子点敏化太阳能电池(QDSCs)因其制备简便、成本低廉及潜在的高效率等优势受到广泛关注。学界通过精确优化材料结构与器件架构,持续致力于提升其光电转换效率(PCEs)与器件稳定性。在QDSCs发展历程中,金属硫化物基半导体作为关键材料发挥着重要作用:既可作为敏化剂捕获太阳光,又能作为对电极(CEs)催化电解液还原反应,还可作为界面修饰层促进电荷传输。本文系统综述了金属硫化物基QDSCs在实际应用中的最新进展,重点从量子点敏化剂、对电极(CEs)及界面修饰层三大功能层面展开。同时概述了这类敏化太阳能电池的基本结构、工作原理及发展简史。最后探讨了采用各类金属硫化物的QDSCs当前面临的挑战与未来发展方向。
关键词: 界面修饰层、光电转换效率、敏化剂、对电极、量子点敏化太阳能电池、金属硫属化合物
更新于2025-09-16 10:30:52