量子点敏化太阳能电池中CuSe/CuS复合对电极界面电子传输行为研究

来源 :吉林大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:x345395603
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
量子点敏化太阳能电池作为第三代太阳能电池中的一类,由于其理论转换效率高、制备成本低从而受到广泛研究。目前,已经报道电池的最高光电转换效率是13.34%,然而这远远低于其理论光电转换效率(66%),也不能满足商业生产以及应用的要求,因此探索新型电极材料和电解液以提高电池的光电转换效率成为研究热点。此外,对电极是作为量子点敏化太阳能电池的组成部分之一,开发高性能的对电极材料是提高电池的性能的重要途径,其中复合对电极材料由于可以结合多种单一对电极材料而受到人们的广泛关注,然而其不足之处在于多种材料的引入会增大界面电子传输阻力,从而导致其电子传输性能降低,因此如何在复合对电极中减小电子传输电阻成为目前研究重点。针对上述提及的问题,本论文制备了CuSe/CuS异质结复合对电极。我们在对电极界面处构建了有利于电子从对电极传输到电解液的异质结,减小了对电极界面电子传输阻力,增强了对电极的电催化活性,从而提高了量子点敏化太阳能电池的光电转换效率。此外,我们利用电化学分析法、开尔文探针技术、瞬态光电压技术、瞬态光电流技术等多种研究手段对复合对电极的界面电子传输行为进行研究。具体的研究内容可以分为以下两个部分:1、为了研究复合对电极CuSe/CuxS的界面电子传输过程,我们先利用化学沉积法在FTO导电玻璃上沉积CuxS,再利用丝网印刷法将CuSe浆料丝网印刷到CuxS/FTO上制备了CuSe/CuxS异质结对电极,并且我们通过调节CuSe/CuxS复合对电极中CuxS的原子比来改变CuxS的能带结构,从而调控异质结的界面电场。研究发现,当CuxS的Cu/S原子比从0.52增大到0.78时,在CuSe/CuxS异质结中固固界面中会形成有利于电子从CuxS到CuSe传输的界面电场,且随着Cu/S原子比增大,异质结中界面势垒逐渐减小,其固固界面电子传输电阻逐渐减小,对电极的电子传输性能逐渐增大,最终CuSe/Cu0.78S复合对电极组装的量子点敏化电池光电转换效率可以达到5.70%,这远高于单一对电极Cu0.78S(PCE:4.13%)和CuSe(PCE:4.82%)。然而,当CuxS的Cu/S原子比增到0.85时,此时异质结中的界面电场反向,这不利于电子从CuxS到CuSe传输,从而导致电子传输性能的降低,最终CuSe/Cu0.85S复合对电极的电池效率仅为4.65%。2、为了进一步提高对电极的电催化活性和电子传输性能,进而提高电池的光电转换效率,我们对上一工作的CuSe/CuxS对电极提出两方面的改进:(1)增大对电极的催化活性位点(减小固液界面电子传输阻力)以提高其电催化活性,(2)增大对电极中异质结电场强度(减小固固界面电子传输阻力)以提高其电子传输性能。针对这两个方面,我们先利用盐酸预处理黄铜得到电极基底,在利用牺牲模板法在电极基底上原位制备p-p型Cu2-xSe/Cu2S复合对电极。研究表明,一方面黄铜片经过盐酸处理后其表面呈现多孔结构,这增大了基底与电解液接触的比表面积,减小了固液界面电子传输电阻,提高了对电极的电催化活性。另一方面,Cu2-xSe/Cu2S复合对电极中更高的击穿电压(0.75 V,CuSe/Cu0.78S复合对电极:0.19 V)表明了其异质结具有更大的界面电场强度,这更有利于电子从Cu2S到Cu2-xSe传输,从而减小了固固界面的电子传输阻力,提高了对电极的电子传输性能,最终Cu2-xSe/Cu2S复合对电极组装的电池的光电转换效率提高到6.10%。
其他文献
从新形势下高职师范英语专业核心课程体系重新建设必要性的讨论出发,本着优化课程体系建设的目标,将"基于工作过程系统化课程开发"理论应用于实践,提出具体的师范英语核心课程
科技的进步重塑着人类关于"家"的想象。当下,"智能"家居备受瞩目,其热度引发对于"家"的思考,也使人畅想科技所带来的无限可能。家居生活实则是人与空间的对话中国传统文化里道家"法
随着全球经济的快速发展和社会分工的不断深化,企业集团已经日趋成为当今世界企业做大、做强的主流组织形态。随着人力资源越来越成为组织制胜的关键资源要素,人力资源管控作
第一章人早发性卵巢功能不全存在TH1/Treg细胞免疫失衡背景:早发性卵巢功能不全(premature ovarian insufficiency,POI)是指女性在40岁之前发生卵巢功能衰竭,以闭经、促性腺
花瑶没有文字,但有自己的语言与风俗,花瑶族的历史文化通过其独特载体——挑花记录下来。花瑶挑花是中国传统民间工艺美术的精品,是我国重要的非物质文化遗产,具有丰富的文化
湿热气候区的城市户外环境为城市居民提供户外活动的场所,其品质优劣关系着城市居民的生理和心理健康。城市环境中景观空间是优质的城市户外空间的重要组成部分,其微气候是影
从我国企业无形资产投入和管理的现状来看,主要问题有以下几个方面: 商标意识极其淡薄 一是大量商品没有注册商标。据统计,目前我国拥有2000多万家企业,但实际拥有注册商标
本文针对经济全球化、科技发展和可持续发展背景下,人力资源管理呈现出的新特点,初步分析应对新形势下人力资源新特点的方法和对策,希望能给广大人力资源管理者和相关企业以
目的探讨核磁共振在子宫肌瘤诊断中的应用价值。方法回顾性分析本院收治的50例子宫肌瘤患者,均行核磁共振检查,收集患者诊断图像,进行分析。结果 50例子宫肌瘤患者中,子宫发
研制了一种胶原蛋白肽的发酵型乳饮料,对影响产品感官品质的胶原蛋白、白砂糖、稳定剂的添加量、酸调pH值等因素进行单因素实验,并在此基础上进行4因素3水平的正交实验,确定