CdS、Bi2S3敏化SnO2基太陽能電池的光電化學(xué)性能研究.pdf

1、量子點(diǎn)敏化太陽能電池(QDSSC)是一種由染料敏化太陽能電池(DSSC)衍生出來的新型太陽能電池。由于量子點(diǎn)光敏化劑的量子限域效應(yīng)與激子倍增效應(yīng)，使得 QDSSC具有高的理論光電轉(zhuǎn)換效率。因此，QDSSC在近些年來備受關(guān)注。QDSSC中光陽極基體材料與光敏化劑吸附、載流子的注入與傳輸密切相關(guān)。相比于TiO2這種目前研究得最成熟的光陽極基體材料，SnO2具有更高的載流子遷移率及更大的禁帶寬度，使得 SnO2基 QDSSC具有更強(qiáng)電子傳輸能

2、力及更長的壽命。本文選用 SnO2作為 QDSSC光陽極的基體材料，針對(duì) SnO2基QDSSC高的界面復(fù)合幾率導(dǎo)致低的光生載流子的收集效率及低光電轉(zhuǎn)換效率的問題，通過引入 SnO2阻擋層及采用 Ba2+表面鈍化手段抑制 QDSSC光陽極中電子的回傳，提高 CdS敏華 SnO2基QDSSC的收集效率及光電轉(zhuǎn)換效率，并通過引入 Bi2S3量子點(diǎn)作為敏化劑拓寬 SnO2基 QDSSC的光譜響應(yīng)范圍，吸收與轉(zhuǎn)換更多太陽光，進(jìn)而提高 SnO2基

3、QDSSC的短路電流密度及光電轉(zhuǎn)換效率。主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下：
　　(1)通過溶劑熱的方法合成了適合用于QDSSC的SnO2納米晶，并基于此在FTO導(dǎo)電玻璃上印刷制備了 SnO2多孔薄膜；探索了 SnO2納米晶退火處理及CdS量子點(diǎn)生長層數(shù)對(duì)SnO2基QDSSC的影響。研究表明，退火處理的SnO2納米晶更適合作為 QDSSC中光陽極基體材料，沉積15層 CdS量子點(diǎn)的SnO2基QDSSC的光電化學(xué)性能較好。
　　(2)引入

4、與量子點(diǎn)兼容性好的CuS對(duì)電極-多硫電解質(zhì)，采用溶膠-凝膠的方法在FTO導(dǎo)電玻璃表面沉積了 SnO2阻擋層，并通過引入Ba2+對(duì) SnO2多孔薄膜表面進(jìn)行鈍化處理，研究了阻擋層厚度和 Ba2+表面鈍化對(duì) CdS敏化 SnO2基QDSSC的影響。結(jié)果表明，引入SnO2阻擋層以及采用Ba2+鈍化SnO2表面，能有效抑制 CdS敏化 SnO2基 QDSSC光陽極中電子的回傳，提高了 CdS敏化SnO2基 QDSSC的光電轉(zhuǎn)換效率。隨著阻擋層厚

5、度的增加，QDSSC光電化學(xué)性能先上升后下降。
　　(3)采用常壓化學(xué)氣相沉積的方法在SnO2基多孔薄膜表面沉積Bi2S3量子點(diǎn)作為敏化劑，使得SnO2基QDSSC的光譜響應(yīng)范圍拓寬至850 nm，并通過對(duì)Bi2S3量子點(diǎn)鈍化處理，獲得了短路電流密度為13.27 mA/cm2、光電轉(zhuǎn)換效率為1.79％的QDSSC。相對(duì)于 CdS敏化 SnO2基太陽能電池，Bi2S3敏化 SnO2基太陽能電池的短路電流密度及光電轉(zhuǎn)換效率得到顯著提高