量子点敏化太阳能电池的结构优化及性能分析

【摘要】：目前,液态量子点敏化太阳能电池的转换效率虽然已达到6.5%,但距其理论最高转换效率44%还有很大的差距,因此还需要对电池结构和材料工艺进一步优化来提高其光电转换性能.本文通过溶胶-凝胶法在FTO导电玻璃基底与多孔TiO2纳米晶电极之间制备了一层致密的TiO2薄膜,以此作为阻挡层来阻止FTO与电解液的直接接触,抑制传输到FTO中的光生电子与多硫电解液中Sx2离子的复合.分别采用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM),原子力显微镜(AFM)和紫外-可见吸收光谱(UV-vis)对TiO2阻挡层薄膜的结构、形貌和光学特性进行了表征.结果表明:该薄膜主要呈锐钛矿结构,表面平整致密,在可见光波段透过率良好.通过对有/无TiO2阻挡层的电池性能对比发现,阻挡层的引入使电池的短路电流、开路电压和光电转换效率分别提高了47.2%,4.2%和34.8%.同时,本文研究了阻挡层厚度对电池光电性能的影响,发现随着厚度的增加电池的转换效率下降,这是由于TiO2阻挡层厚度的增加导致光阳极透过率降低;同时TiO2阻挡层本身的电阻增大,影响了多孔TiO2电极与FTO基底之间的电子传输. 【作者单位】： 西安交通大学国际电介质研究中心 电子陶瓷与器件教育部重点实验室;
【关键词】： 量子点敏化 太阳能电池 阻挡层 溶胶-凝胶 TiO薄膜 复合电流
【基金】：国家自然科学基金(61176056,91123019)资助
【分类号】：TM914.4
【正文快照】： 染料敏化太阳能电池(dye-sensitized solar cells,DSSC)是瑞士洛桑联邦理工学院的Gr tzel小组在1991年开发的一种第三代太阳能电池[1],由于其制备工艺简单、成本低廉、理论转换效率高等优点,吸引了众多科学家与企业进行研究和开发.目前液态DSSC的最高光电转换效率已达到12.3%[

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