量子點(diǎn)敏化太陽(yáng)能電池中光陽(yáng)極表面處理的研究.pdf

1、量子點(diǎn)敏化太陽(yáng)能電池(QDSSC)是敏化太陽(yáng)電池的一種，目前其光電轉(zhuǎn)換效率不高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足實(shí)用的需求。由于太陽(yáng)能電池中光陽(yáng)極承擔(dān)著對(duì)太陽(yáng)光光能的吸收及電子傳輸?shù)娜蝿?wù)，因此光陽(yáng)極的性能對(duì)電池的效率起著至關(guān)重要的作用。為提高電池的性能，本論文從光陽(yáng)極著手，對(duì)光陽(yáng)極進(jìn)行了表面處理，研究了表面處理對(duì)太陽(yáng)能電池性能的影響，具體研究?jī)?nèi)容如下:
　　1、通過I-/I2溶液對(duì)ZnS/CdS/PbS/CdS/TiO2/FTO敏化薄膜電極進(jìn)行后處理

2、，研究了后處理對(duì)電池性能的影響。結(jié)果表明這種處理顯著提高了電池的短路電流及電池的光電轉(zhuǎn)換效率。電池的短路光電流由14.4 mAcm-2提升到了21.1 mAcm-2，光電轉(zhuǎn)換效率由3.21％增加到了4.32％;改變后處理溶液的組成發(fā)現(xiàn)碘溶液后處理提高電池光電流的作用對(duì)PbS敏化電池有效，而對(duì)CdS敏化電池?zé)o效;XPS結(jié)果表明，后處理導(dǎo)致ZnS、CdS及PbS量子點(diǎn)部分溶解，且在PbS表面生成了Pb-I化學(xué)鍵。在此基礎(chǔ)上，我們提出了通過后

3、處理提高電池效率是通過表面刻蝕及鈍化的機(jī)理，即具有較強(qiáng)氧化能力的I2刻蝕PbS表面缺陷，而生成的PbI2進(jìn)一步鈍化PbS量子點(diǎn)表面，從而降低了PbS量子點(diǎn)的表面缺陷態(tài)密度。由于缺陷態(tài)密度的降低導(dǎo)致光生電子從量子點(diǎn)向TiO2導(dǎo)帶的注入增加，因而提高了電池的光電流及光電轉(zhuǎn)換效率。同時(shí)，通過光電流-時(shí)間關(guān)系測(cè)試表明，碘溶液處理不但能提高電池的性能，同時(shí)具有較好的穩(wěn)定性。
　　2、采用鈦鹽對(duì)SnO2薄膜進(jìn)行表面處理，研究了表面處理對(duì)ZnS

4、/CdS/PbS/CdS/SnO2/FTO QDSSC性能的影響。電池性能測(cè)量表明表面處理大幅度提高了電池的光電性能。同時(shí)發(fā)現(xiàn)TiCl4處理后經(jīng)過100℃干燥所得電池的開路光電壓(295 mV)、短路光電流（12.5 mAcm-2）和光電轉(zhuǎn)換效率(1.52％)都比450℃燒結(jié)(265 mV，10.9 mAcm-2，0.872％)高。吸收光譜及阻抗測(cè)量表明TiCl4處理增大了SnO2薄膜的比表面積，導(dǎo)致更多的量子點(diǎn)沉積，同時(shí)提高了量子點(diǎn)向