量子点敏化太阳能电池ZnO光阳极的制备及性能

发布时间：2021-01-09 20:47

　　先用水热法合成ZnO颗粒,再用溶胶-凝胶法将ZnO颗粒制备成量子点敏化太阳能电池光阳极,并通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、紫外-可见吸收光谱（UV-Vis）和光电流密度-电压曲线分析不同厚度的六方纤锌矿型ZnO光阳极对量子点敏化太阳能电池性能的影响.结果表明,增加量子点的吸附面积可使ZnO光阳极的UV-Vis谱吸收带边红移,进而提升太阳能电池的光电转换效率. 

【文章来源】：吉林大学学报(理学版). 2020,58(04)北大核心

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

ZnO空心球壳颗粒(A)和FTO/ZnO光阳极(B)的XRD谱

ZnO空心球壳光阳极及ZnO空心球壳颗粒的SEM照片如图2所示. 由图2(A)可见, ZnO颗粒间存在空隙, 实现了光阳极介孔结构, 为后续量子点的沉积提供了空间. 由图2(B)可见, ZnO空心球壳颗粒的直径为2～3 μm, 整体结构由较多ZnO小球组成, 每个ZnO小球为空心, 在空心球的内外均可附着量子点, 这是由于在水热及退火过程中, Zn前驱体自组装成较多ZnO空心壳小球所致. 由图2(C)可见, 每个小球的直径约为50 nm, 在高温高压下自组装粒径为2～3 μm的ZnO空心球壳颗粒, 通过溶胶-凝胶制成光阳极后, 介孔结构及ZnO空心壳小球排列方式可有效增加量子点的沉积量, 从而增加了敏化层, 提高了太阳能电池光电转化效率.ZnO空心半球壳的透射电子显微镜(TEM)照片如图3所示, 其中: (A)为未沉积量子点的ZnO空心球壳颗粒; (B)和(C)为沉积了CdS/CdSe量子点敏化层的ZnO空心球壳. 由图3(A)可见, 球壳边缘整齐, 中间颜色较浅, 表明组成空心球壳的ZnO小球为空心; 由图3(B)和(C)可见, 沉积量子点后, 空心半球壳边缘出现形貌不规则薄层, 表明CdS/CdSe量子点已沉积在ZnO空心球壳上.

ZnO光阳极量子点敏化太阳能电池的光电流密度-电压曲线如图6所示. 量子点敏化太阳能电池的性能列于表1. 由表1可见: 不同厚度的ZnO半球壳光阳极对开路电压和填充系数(FF)影响较小, 但对短路电流密度影响较大; ZnO半球壳可有效提高量子点敏化太阳能电池的短路电流密度(Jsc); ZnO-10 与ZnO-5相比, 太阳能电池的短路电流密度提高了3.47 mA/cm2, 开路电压(Voc)提高了0.14 V, ZnO-10量子点敏化太阳能电池的光电转换效率可达2.94%. 因此, 对空心球壳颗粒及光阳极形貌的构造可提升量子点敏化太阳能电池的性能.图6 ZnO光阳极量子点敏化太阳能

【参考文献】：
期刊论文
[1]SOFC电解质材料La0.8Sr0.2Ga0.8-xMg0.2CoxO3-δ的制备及性能[J]. 张国栋,王欢,王利行,常笑鹏,宋浩冉,骆泽阳,徐培,王德军.  吉林大学学报(理学版). 2020(01)
[2]Nd掺杂对ZnO带隙及染料敏化太阳能电池光电性能的影响[J]. 张凌云,贾若琨,孙旭辉,张瑛洁,刘春光.  吉林大学学报(理学版). 2014(06)



本文编号：2967372