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微波辅助合成CdTe量子点及在太阳能电池中的应用

发布时间:2018-10-09 21:15
【摘要】:以CdCl2和Na2TeO3为反应物,巯基丙酸作为稳定剂和还原剂,通过微波辅助法快速合成高质量CdTe量子点,用CdTe量子点和染料N719共敏化TiO2纳米管阵列,以此为光阳极组装敏化太阳能电池。采用X射线衍射、紫外-可见吸收光谱、荧光光谱、扫描电镜和透射电镜等分析手段对样品进行表征,最后测定太阳能电池的光电转化效率。相对于传统CdTe量子点制备过程,采用巯基丙酸同时作为还原剂和稳定剂可以将以往的两步反应简化为一步,不需要复杂操作和氮气保护,减少了实验过程中有毒气体的排放;同时采用微波辅助法制备,还可以使量子点的生长更加快速。随着微波加热时间的增加,制得的量子点粒径增大,荧光发射峰红移,紫外可见吸收峰红移,量子产率最高达到63.6%。以CdTe量子点和染料N719共敏化TiO2纳米管阵列为光阳极的太阳能电池短路电流密度达到3.82mA/cm2,开路电压为0.518V,填充因子为0.32,光电转换效率达到0.63%,比未敏化太阳能电池光电转化效率高出152%。
[Abstract]:Using CdCl2 and Na2TeO3 as reactants, mercaptopropionic acid as stabilizer and reductant, high quality CdTe quantum dots were synthesized by microwave-assisted method. TiO2 nanotube arrays were co-sensitized with CdTe quantum dots and dye N719, which were used as photoanode to assemble sensitized solar cells. The samples were characterized by X-ray diffraction, UV-Vis absorption spectrum, fluorescence spectrum, scanning electron microscope and transmission electron microscope. Finally, the photoconversion efficiency of solar cells was determined. Compared with the traditional CdTe quantum dot preparation process, mercaptopropionic acid can be used as reducer and stabilizer to simplify the previous two-step reaction without the need of complex operation and nitrogen protection, thus reducing the emission of toxic gas in the experimental process. At the same time, the growth of quantum dots can be faster by microwave assisted method. With the increase of microwave heating time, the particle size of the QDs increases, the fluorescence emission peak redshift and the UV-Vis absorption peak redshift, and the quantum yield reaches 63.6%. Using CdTe quantum dots and dye N719 co-sensitized TiO2 nanotube arrays as photoanode, the short-circuit current density of solar cells is 3.82 Ma / cm ~ 2, the open circuit voltage is 0.518 V, the filling factor is 0.32, and the photoelectric conversion efficiency is 0.63, which is higher than that of unsensitized solar cells.
【作者单位】: 广西大学化学化工学院;广西石化资源加工及过程强化技术重点实验室;
【基金】:国家自然科学基金(61264003) 南宁市科学研究与技术开发计划项目(20145200) 广西大学科研基金(XBZ120723) 广西石化资源加工及过程强化技术重点实验室主任课题基金(2012K05)
【分类号】:TB383.1;TM914.4

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