基于CdSe-CdS共敏化量子點太陽能電池的光電性能研究.pdf

1、隨著地球上的化石燃料的快速消耗殆盡,以及環(huán)境污染的問題的不斷加劇。新型清潔、可再生能源已成為世界各國所普遍關注和研究對象。其中太陽能作為一種用之不竭、取之不盡的綠色能源最受科研工作者青睞，而利用太陽能的主要途徑之一是制作低成本、轉換效率高、原材料豐富和無污染的光伏電池。
　　量子點敏化太陽能電池（QDSSCs)具有制作工藝簡便、消光系數(shù)高、帶隙可調，以及可以產(chǎn)生多激子效應等優(yōu)點，使得量子點電池的理論效率高達44％，超過了Shock

2、ley-Queisser極限32%轉化率，近年來備受人們的關注。但是，目前來說QDSCs電池光電轉換效率還遠低于傳統(tǒng)染料敏化太陽能電池（DSSCs）和鈣鈦礦太陽能電池。從QDSSCs的工作原理可以得出，量子點中激發(fā)電子與空穴的快速分離以及激發(fā)電子的及時轉移是影響其光電轉換效率的主要因素。
　　本論文基于CdS/CdSe共敏化體系，圍繞如何優(yōu)化量子點敏化太陽能電池量子點吸附及內(nèi)部的電荷傳輸路徑等開展一系列研究工作，以此來提高光電轉換

3、效率。主要包括以下三個方面：
　　1)TiO2光陽極的優(yōu)化，以鈦酸四正丁酯為鈦源，通過簡單的水熱法制備了TiO2等級微米球（TiO2-HS）。TiO2-HS是由TiO2納米線集聚而成的等級結構球，呈介孔結構，具有優(yōu)異的光散射性能及對量子點的的吸附能力。將制備TiO2-HS作為反射層與TiO2納米晶薄膜制備出雙層膜應用到CdSe/CdS共敏化量子點太陽能電池中。測試結果得到，這種雙層膜結構構成的電池短路電流密度達到16.81mA·c

4、m-2，效率為4.50%，比單純的TiO2納米顆粒薄膜組成的電池效率提高了24.7%。
　　2)在CdSe/CdS共敏化雙層膜結構光陽極的基礎上，用離子交換法沉積PbS量子點敏化層，制備CdSe/CdS/PbS三重敏化量子點太陽能電池。PbS量子點是一種窄禁帶量子點，PbS敏化層的引入拓寬了光吸收范圍，并加速了光電子電子的傳輸。光電性能測試表明相比于CdSe/CdS共敏化電池，PbS量子點的引入提高了電池的光電轉換效率，并且得出P

5、bS量子點敏化層沉積兩次時性能最好，短路電流密度為19.37mA/cm2，光電轉換效率達到為5.10%。
　　3)通過化學浴沉積的制備的金屬Mg離子不同摻雜量的CdSe量子點與CdS共敏化太陽能電池。由于鎂離子的摻雜，調整了CdSe量子點的禁帶寬度，提高了導帶和價帶的高度，增加了光吸收范圍，提高了自然光的利用率，同時導帶的提高加速了光電子轉移和空穴的恢復，減少了電子與空穴的復合復合率。電池效率測試可以發(fā)現(xiàn)Mg離子的摻雜可以有效的提