高效CdSe量子點敏化太陽能電池光陽極的優(yōu)化研究.pdf

1、環(huán)境和能源的可持續(xù)發(fā)展已成為當今世界影響人類社會發(fā)展的最重要問題之一。隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，人們對能源的需求不斷增長，而傳統(tǒng)能源的有限儲量以及使用過程的環(huán)境污染問題已受到人們的廣泛關(guān)注。因此，開發(fā)并利用清潔能源已刻不容緩。太陽能作為清潔能源的主要代表，具有零污染、資源豐富、分布廣泛等優(yōu)勢，有著不可替代的研究與應(yīng)用價值。量子點敏化太陽能電池(QDSSCs)是一種可將太陽能轉(zhuǎn)換為電能的器件,其具有制備工藝簡單，生產(chǎn)成本低廉等優(yōu)點，而成為目前低

2、成本太陽能電池領(lǐng)域的研究熱點之一。然而，當前 QDSSCs的光電轉(zhuǎn)換效率仍遠低于其理論效率(44％)。研究發(fā)現(xiàn)，優(yōu)化QDSSs的光陽極是提高其光電轉(zhuǎn)換效率的最有效途徑之一。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴通過優(yōu)化TiO2光陽極薄膜的光散射能力，并保證其比表面積，將有效地提高QDSSCs的光俘獲效率，進而提高電池效率。我們利用對可見光具有強散射能力的TiO2納米棒微球與具有高表面的納米晶顆粒，以不同比例混合制備了TiO2納米棒微球/納米

3、顆粒梯度光陽極，并以此光陽極封裝了 QDSSCs，該電池的效率達到了4.11%。在相同條件下，比基于純納米顆粒光陽極、純納米棒微球光陽極以及均勻混合光陽極的電池效率分別提高了15%、27%和14%。電池性能增強的原因主要為在梯度膜中的TiO2納米棒微球具有極強的光散射能力，隨著光入射深度的增加，納米棒微球的占比逐漸增大，光散射效應(yīng)逐漸加強，同時混入的納米顆粒也保證了光陽極具有較大的比表面積。該工作為獲得高效率的量子點敏化太陽能電池提供了

4、可供選擇的光陽極制作方法和結(jié)構(gòu)。⑵具有高結(jié)晶質(zhì)量和強量子點吸附能力的光陽極，將有效地提高QDSSCs的光電轉(zhuǎn)換效率。通過簡單的一步水熱法合成了暴露大量<001>面的銳鈦礦TiO2納米片，以此納米片光陽極制備的QDSSCs光電轉(zhuǎn)換效率高達5.01%，在相同條件下，相比于TiO2納米晶光陽極的QDSSCs效率高出了63%。電池效率提高的主要原因為 TiO2納米片光陽極具有大的孔徑易于量子點的滲入，并且大量暴露的高能001面極易于膠體量子點表