高效量子点敏化太阳电池

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尽管高质量的量子点可以通过有机相高温途径方便地制备,但是如何将胶体量子点高覆盖率地组装到介孔金属氧化物膜上仍是一个充满挑战的工作。我们开发的离位配体交换途径,成功实现了预先合成高质量量子点在TiO2介孔膜上高负载,均匀沉积。首先通过配体交换从最初油溶性量子点得到含双官能团的连接分子巯基丙酸(MPA)包覆的水溶性量子点,然后通过MPA-量子点的自组装实现了量子点敏化剂在TiO2上的高覆盖率(34%)沉积,较先前文献报道的最高值14%提高1倍以上。该沉积方法成功应用于组装Cd Se,Cd S/Cd Se反转type-I核/壳结构,Cd Te/Cd Se type-II核/壳结构,CdSexTe1-x,及非Cd低毒的CuInS2量子点敏化太阳电池,分别实现了在1个模拟太阳光照下(1000W cm-2)光电转换效率为:5.42%,5.32%,6.36%,6.76%及7.04%,尤其是CuInS2量子点太阳电池取得了认证的光电转换效率6.66%,这是目前量子点敏化太阳电池的最高纪录。高的电池效率主要得益于:1)高负载量的沉积方法;2)量子点敏化剂宽的吸光范围(覆盖整个可见光到近红外900 nm);3)优异的电子结构以保证高的电子注入效率和低的电荷复合。结果表明简便的敏化技术可以取得与具有复杂构造的量子点太阳电池同样的光电转换效率。
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