固態(tài)CdS-ZnS復(fù)合量子點太陽能電池研究.pdf

1、太陽能電池作為解決日益嚴(yán)重的能源枯竭問題和環(huán)境問題的重要手段，近年來受到廣泛關(guān)注。量子點太陽能電池具有成本低、穩(wěn)定性好、壽命長等優(yōu)勢，并且由于量子效應(yīng)，它的理論效率可達(dá)到66％，具有很大的應(yīng)用前景，得到了廣大科研人員的關(guān)注和研究。但目前量子點太陽能電池的效率還比較低，尤其是固態(tài)量子點敏化太陽能電池，主要原因是量子點在 TiO2納米顆粒表面的沉積量較少以及在電池的光陽極和電解質(zhì)的界面處存在嚴(yán)重的電子空穴的復(fù)合。為了抑制復(fù)合，通常會在量子點

2、敏化的光陽極和固態(tài)電解質(zhì)之間插入鈍化層來抑制界面處載流子的復(fù)合，從而提高電池效率。
　　本課題選用CdS量子點，制備了固態(tài)CdS量子點敏化太陽能電池。首先，對固態(tài) CdS量子點敏化太陽能電池制備的每一部分工藝進(jìn)行了優(yōu)化，得到了0.33%的電池效率。然后使用傳統(tǒng)的鈍化層方法在 CdS量子點敏化光陽極后生長了ZnS鈍化層，得到 CdS/ZnS結(jié)構(gòu)的電池，光電轉(zhuǎn)換效率提高到0.42%。但如果鈍化層超過合適的范圍，會阻礙載流子的傳輸，使電

3、池效率降低。因此，本論文提出了一種新的方法抑制固態(tài)量子點敏化太陽能電池中的載流子復(fù)合。CdS和 ZnS以一定的比例形成復(fù)合量子點吸附在納米TiO2表面，其中，CdS和ZnS分別作為光敏化劑和鈍化材料。通過研究發(fā)現(xiàn)，隨著ZnS的量增加，在TiO2和空穴傳輸層的界面處復(fù)合電阻會明顯增加，使得電池有更長的電子壽命、更高的光電流和光電轉(zhuǎn)換效率；但是當(dāng) ZnS過量時，電池的光電流和光電轉(zhuǎn)換效率都會下降，83% CdS和17% ZnS構(gòu)成復(fù)合量子點