量子点敏化太阳能电池光阳极的研究进展

发布时间：2019-11-09 00:03

【摘要】：介绍量子点敏化太阳能电池的发展现状及趋势,针对光阳极改性来提高量子点敏化太阳能电池转化效率的方法,从半导体薄膜、量子点共敏化、量子点掺杂3个方面综合分析光阳极的研究进展和相关技术。根据制约电池效率的主要因素,提出量子点敏化太阳能电池的未来发展趋势,包括继续优化光阳极半导体薄膜的组成及结构、探索新型的宽光谱响应量子点以及发展高效的界面修饰技术等。
【图文】：

第４５卷第８期量子点敏化太阳能电池光阳极的研究进展效率是研究学者重点关注的课题。本文主要介绍了目前国内外对量子点敏化电池光阳极的研究进展，以及提高量子点敏化太阳能电池效率的方法，，并对此提出了展望。１量子点敏化电池的结构及原理量子点敏化太阳能电池的结构与染料敏化太阳能电池相似，是由光阳极、电解液和对电极３部分组成的三明治结构，如图１所示。在透明导电基底上制备氧化物半导体薄膜，然后再将量子点沉积在薄膜表面，构成ＱＤＳＳＣｓ光阳极。在光阳极中，量子点捕获太阳光后电子由基态跃迁到激发态，激发态量子点将电子注入到半导体的导带中，半导体导带中的电子传到背部的导电玻璃，运输到外电路中，图２为量子点敏化太阳能电池的工作原理图。对电极材料的主要作用是吸收电路中的电子，并还原电解质，目前常用的对电极有Ｐｔ、碳材料以及以Ｃｕ２Ｓ为代表的硫化物等。电解质通过氧化／还原作用，平衡量子点中的空穴和对电极上的电子，被还原的量子点光敏化剂可以再次得到重生，再次吸收光子产生电子，最常用的电解质是多硫电解质（Ｓ２－／Ｓ２－ｘ）溶液，此外也有研究使用Ｉ３－／Ｉ－作为电解质。图１量子点敏化太阳能电池结构示意图Ｆｉｇ．１ＳｔｒｕｃｔｕｒｅｄｉａｇｒａｍｏｆＱＤＳＳＣｓ量子点的合成可以分为原位沉积法和非原位沉积法两种。原位沉积包括化学浴沉积法（ＣｈｅｍｉｃａｌＢａｔｈＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ，ＣＢＤ）和连续离子层吸附与反应法（Ｓｕｃ－ｃｅｓｓｉｖｅＩｏｎｉｃＬａｙｅｒＡｄｓｏｒｐｔｉｏｎａｎｄＲｅａｃｔｉｏｎ，ＳＩＬＡＲ）等，原位沉积是将半导体薄膜浸泡在含有量子点阴阳

化电池光阳极的研究进展，以及提高量子点敏化太阳能电池效率的方法，并对此提出了展望。１量子点敏化电池的结构及原理量子点敏化太阳能电池的结构与染料敏化太阳能电池相似，是由光阳极、电解液和对电极３部分组成的三明治结构，如图１所示。在透明导电基底上制备氧化物半导体薄膜，然后再将量子点沉积在薄膜表面，构成ＱＤＳＳＣｓ光阳极。在光阳极中，量子点捕获太阳光后电子由基态跃迁到激发态，激发态量子点将电子注入到半导体的导带中，半导体导带中的电子传到背部的导电玻璃，运输到外电路中，图２为量子点敏化太阳能电池的工作原理图。对电极材料的主要作用是吸收电路中的电子，并还原电解质，目前常用的对电极有Ｐｔ、碳材料以及以Ｃｕ２Ｓ为代表的硫化物等。电解质通过氧化／还原作用，平衡量子点中的空穴和对电极上的电子，被还原的量子点光敏化剂可以再次得到重生，再次吸收光子产生电子，最常用的电解质是多硫电解质（Ｓ２－／Ｓ２－ｘ）溶液，此外也有研究使用Ｉ３－／Ｉ－作为电解质。图１量子点敏化太阳能电池结构示意图Ｆｉｇ．１ＳｔｒｕｃｔｕｒｅｄｉａｇｒａｍｏｆＱＤＳＳＣｓ量子点的合成可以分为原位沉积法和非原位沉积法两种。原位沉积包括化学浴沉积法（ＣｈｅｍｉｃａｌＢａｔｈＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ，ＣＢＤ）和连续离子层吸附与反应法（Ｓｕｃ－ｃｅｓｓｉｖｅＩｏｎｉｃＬａｙｅｒＡｄｓｏｒｐｔｉｏｎａｎｄＲｅａｃｔｉｏｎ，ＳＩＬＡＲ）等，原位沉积是将半导体薄膜浸泡在含有量子点阴阳离子的前驱液中，使量子点在半导体膜上成核、生长的方法。原位沉积具有操作简单、覆盖率高等优点，采用该种方法制备量子点有较多的报道

【参考文献】

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1 梁柱荣;毕卓能;靳虎;梅凤娇;徐雪青;;Al_2O_3修饰层对抑制CdSe量子点敏化太阳电池界面电子复合的研究[J];新能源进展;2015年04期

2 白守礼;陆文虎;李殿卿;李晓宁;方艳艳;林原;;TiO_2微球的合成及其作为散射层在量子点敏化太阳能电池中的应用（英文）[J];物理化学学报;2014年06期

3 隋小涛;TAO Haizheng;LOU Xianchun;WANG Xuelai;FENG Jiamin;ZENG Tao;赵修建;;CdS Quantum Dots-sensitized TiO_2 Nanotube Arrays for Solar Cells[J];Journal of Wuhan University of Technology(Materials Science Edition);2013年01期

4 倪萌,M K Leung,K Sumathy;太阳能电池研究的新进展[J];可再生能源;2004年02期

【共引文献】

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1 李智敏;李钊颖;张茂林;王媛;黄云霞;;量子点敏化太阳能电池光阳极的研究进展[J];材料工程;2017年08期

2 刘浩然;;基于模板匹配的太阳能电池反射膜性能研究[J];技术与市场;2017年06期

3 李潜葛;罗恩博;吴张华;余国瑶;戴巍;罗二仓;苏适;陆海;;太阳能热声发电技术研究进展[J];中国电机工程学报;2016年12期

4 史继富;黄启章;万青翠;徐雪青;李春生;徐刚;;硫基离子液体电解质拓宽量子点敏化太阳能电池的应用温度范围(英文)[J];物理化学学报;2016年04期

5 常艳霞;;太阳能薄膜电池的制造技术革新[J];科技传播;2016年07期

6 欧阳达;侯创;窦海林;;太阳能光伏发电建筑节能应用与发展研究[J];知识经济;2015年04期

7 吴红军;董维;王宝辉;马越;洪美花;利希特·斯图亚特;;太阳能光-热-电化学耦合法理论及其化学利用新技术进展[J];化工进展;2014年07期

8 冯海权;李晨辉;杨腾飞;谭志龙;管伟明;;一种制备Me_xSe_y(Me=Cu,In,Ga)的简便工艺[J];化学与生物工程;2014年02期

9 李华侨;;对太阳能光伏发电技术的研究[J];低碳世界;2013年22期

10 刘欣;;太阳能光伏发电技术及其应用[J];电子制作;2013年18期

【二级参考文献】

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1 李景哲;孔凡太;武国华;黄阳;陈汪超;戴松元;;染料敏化太阳电池中TiO_2/染料/电解质界面的修饰[J];物理化学学报;2013年09期

2 史继富;樊晔;徐雪青;徐刚;陈丽华;;制备条件对Cu_2S光阴极性能的影响[J];物理化学学报;2012年04期

3 李文欣;胡林华;戴松元;;Y_2O_3,TiO_2“核-壳”结构在染料敏化太阳电池中的应用[J];物理化学学报;2011年10期

4 徐雪青;徐刚;;CdSe量子点敏化纳米二氧化钛太阳电池的电化学交流阻抗谱[J];中国科学:化学;2011年01期

5 张桥保;冯增芳;韩楠楠;林玲玲;周剑章;林仲华;;CdS量子点敏化ZnO纳米棒阵列电极的制备和光电化学性能[J];物理化学学报;2010年11期

6 王晓晶,班群,沈辉;硅太阳电池材料的研究进展[J];能源工程;2002年04期

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2 隋鹏飞,杨其艳,戴振宏,黄士勇;球型量子点电子填充性质的研究[J];烟台大学学报(自然科学与工程版);2002年02期

3 李朝霞,李作宏;单量子点体系极化电子的输运[J];烟台大学学报(自然科学与工程版);2004年02期

4 贺泽龙;韩晶;李华;;四端耦合量子点桥的电输运[J];黑龙江工程学院学报;2008年04期

5 楼曹鑫;丁澜;马锡英;黄仕华;;锗/硅量子点形貌随退火温度的变化与电学特性研究[J];苏州科技学院学报(自然科学版);2011年04期

6 王安梅;;多层单电子量子点的低激发态能谱研究[J];科学技术与工程;2013年10期

7 李芝;陈静;雷威;;量子点层厚度对量子点发光二极管发光特性的影响[J];中国科技论文;2014年01期

8 冯金福;正常金属-量子点-超导系统的共振隧穿[J];常熟高专学报;2004年04期

9 乔毅;冯雪元;张家雨;崔一平;;量子点发光材料在多色照明上的应用[J];照明工程学报;2006年01期

10 宋红岩;宋小龙;张爱芳;吴留坡;施耀铭;;振荡磁场量子点中自旋流的交流响应(英文)[J];Journal of Shanghai University(English Edition);2007年06期

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1 胡德红;武红敏;梁建功;韩鹤友;;量子点与蛋白质相互作用研究[A];第五届全国化学生物学学术会议论文摘要集[C];2007年

2 宋涛;逯超亮;宫晓群;杨秋花;李云红;常津;;量子点荧光编码微球的制备[A];天津市生物医学工程学会第30次学术年会暨生物医学工程前沿科学研讨会论文集[C];2010年

3 杨久敏;宫晓群;张琦;宋涛;刘铁根;李迎新;常津;;小波变换在量子点编码识别中的应用[A];天津市生物医学工程学会第30次学术年会暨生物医学工程前沿科学研讨会论文集[C];2010年

4 李佳涵;葛玉舒;田方方;樊婷;袁莲;刘义;;微量热研究量子点对线粒体代谢的影响[A];中国化学会第十五届全国化学热力学和热分析学术会议论文摘要[C];2010年

5 何治柯;;小粒经近红外低毒水溶性量子点的合成及应用研究[A];中国化学会第十届全国发光分析学术研讨会论文集[C];2011年

6 贾金锋;;全同金属量子点的生长与研究[A];2001年纳米和表面科学与技术全国会议论文摘要集[C];2001年

7 张友林;曾庆辉;孔祥贵;;用于在体高灵敏检测的量子点发光光纤生物传感器[A];中国生物医学工程进展——2007中国生物医学工程联合学术年会论文集（上册）[C];2007年

8 王金嫒;王琛;付国;刘力;王桂英;;量子点的三维取向探测[A];2006年全国强场激光物理会议论文集[C];2006年

9 张家雨;崔一平;王志兵;;胶体量子点的电致发光研究[A];第十七届十三省（市）光学学术年会暨“五省一市光学联合年会”论文集[C];2008年

10 原凤英;蒋最敏;陆f ;;锗硅双层量子点耦合效应的研究[A];第十六届全国半导体物理学术会议论文摘要集[C];2007年

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1 冯卫东;美研究可高效阻断蛋白生成的量子点技术[N];科技日报;2008年

2 记者 常丽君;韩国造出全彩色量子点显示屏[N];科技日报;2011年

3 记者 曲照贵;天大首创零污染量子点合成工艺[N];中国化工报;2013年

4 刘牧洋;我国量子点研究获新突破[N];光明日报;2003年

5 王全楚;“量子点”荧光标记初露端倪[N];健康报;2005年

6 刘霞;科学实验发现：量子点不是点[N];科技日报;2010年

7 记者 刘霞;量子点显示屏或将成主流[N];科技日报;2010年

8 刘霞;胶体量子点太阳能电池转化效率创纪录[N];科技日报;2011年

9 本报记者 于欢;纳米技术全面升级LED[N];中国能源报;2010年

10 记者马艳红;中科院化学所成功制备量子点荧光微球[N];中国医药报;2005年

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1 王立民;量子点分子及量子点团簇的电子结构[D];北京师范大学;2002年

2 石星波;单个量子点的光学性质研究及其在超高分辨率定位上的应用[D];湖南大学;2012年

3 王解兵;Ⅱ-Ⅵ族油溶性量子点的制备、修饰及应用研究[D];上海交通大学;2013年

4 李钒;高荧光碳量子点的制备及其应用研究[D];中国人民解放军军事医学科学院;2015年

5 周宏明;核壳型量子点的能带结构及其光学非线性[D];武汉大学;2013年

6 黄碧海;基于量子点标记的生物探针构建[D];武汉大学;2012年

7 潘佳奇;半导体ZnSe量子点和碳量子点的制备及其应用[D];兰州大学;2015年

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4 华晓锋;量子点与生物分子的偶联及其应用[D];华中科技大学;2006年

5 李玉丹;单电子隧穿耦合量子点的输运和光学性质[D];山西大学;2011年

6 何至青;水溶性量子点的制备与性能研究[D];武汉理工大学;2012年

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9 张翼飞;锗硅单量子点的耦合和瞬态电学性质研究[D];复旦大学;2010年

10 赵潇;一种纳米级碳量子点的合成、修饰、表征及生物学评价[D];华东师范大学;2015年

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