高效CdSe量子點(diǎn)敏化太陽(yáng)能電池光陽(yáng)極的優(yōu)化研究.pdf

1、環(huán)境和能源的可持續(xù)發(fā)展已成為當(dāng)今世界影響人類社會(huì)發(fā)展的最重要問(wèn)題之一。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對(duì)能源的需求不斷增長(zhǎng)，而傳統(tǒng)能源的有限儲(chǔ)量以及使用過(guò)程的環(huán)境污染問(wèn)題已受到人們的廣泛關(guān)注。因此，開(kāi)發(fā)并利用清潔能源已刻不容緩。太陽(yáng)能作為清潔能源的主要代表，具有零污染、資源豐富、分布廣泛等優(yōu)勢(shì)，有著不可替代的研究與應(yīng)用價(jià)值。量子點(diǎn)敏化太陽(yáng)能電池(QDSSCs)是一種可將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能的器件,其具有制備工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，而成為目前低

2、成本太陽(yáng)能電池領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。然而，當(dāng)前 QDSSCs的光電轉(zhuǎn)換效率仍遠(yuǎn)低于其理論效率(44％)。研究發(fā)現(xiàn)，優(yōu)化QDSSs的光陽(yáng)極是提高其光電轉(zhuǎn)換效率的最有效途徑之一。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴通過(guò)優(yōu)化TiO2光陽(yáng)極薄膜的光散射能力，并保證其比表面積，將有效地提高QDSSCs的光俘獲效率，進(jìn)而提高電池效率。我們利用對(duì)可見(jiàn)光具有強(qiáng)散射能力的TiO2納米棒微球與具有高表面的納米晶顆粒，以不同比例混合制備了TiO2納米棒微球/納米

3、顆粒梯度光陽(yáng)極，并以此光陽(yáng)極封裝了 QDSSCs，該電池的效率達(dá)到了4.11%。在相同條件下，比基于純納米顆粒光陽(yáng)極、純納米棒微球光陽(yáng)極以及均勻混合光陽(yáng)極的電池效率分別提高了15%、27%和14%。電池性能增強(qiáng)的原因主要為在梯度膜中的TiO2納米棒微球具有極強(qiáng)的光散射能力，隨著光入射深度的增加，納米棒微球的占比逐漸增大，光散射效應(yīng)逐漸加強(qiáng)，同時(shí)混入的納米顆粒也保證了光陽(yáng)極具有較大的比表面積。該工作為獲得高效率的量子點(diǎn)敏化太陽(yáng)能電池提供了

4、可供選擇的光陽(yáng)極制作方法和結(jié)構(gòu)。⑵具有高結(jié)晶質(zhì)量和強(qiáng)量子點(diǎn)吸附能力的光陽(yáng)極，將有效地提高QDSSCs的光電轉(zhuǎn)換效率。通過(guò)簡(jiǎn)單的一步水熱法合成了暴露大量<001>面的銳鈦礦TiO2納米片，以此納米片光陽(yáng)極制備的QDSSCs光電轉(zhuǎn)換效率高達(dá)5.01%，在相同條件下，相比于TiO2納米晶光陽(yáng)極的QDSSCs效率高出了63%。電池效率提高的主要原因?yàn)?TiO2納米片光陽(yáng)極具有大的孔徑易于量子點(diǎn)的滲入，并且大量暴露的高能001面極易于膠體量子點(diǎn)表