Improve the performance of the quantum dot sensitized ZnO nanotube solar cells with inserting ZnS-MnS composites layers
Improve the performance of the quantum dot sensitized ZnO nanotube solar cells with inserting ZnS-MnS composites layers
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插入ZnS-MnS复合层提高量子点敏化ZnO纳米管太阳能电池的性能
DOI：
10.1016/j.jallcom.2019.02.108
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发表时间：
2019-05
影响因子：
6.2
通讯作者：
Tang Yiwen
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Shen Wenjian;Zhang Jing;Wang Shiyu;Du Heping;Tang Yiwen
在量子点敏化太阳能电池中，在光阳极上沉积界面钝化层已被证明是抑制电荷复合和提高功率转换效率的有效方法。本文首次采用离子交换法和化学浴沉积法在ZnO/CdS纳米管光阳极界面上制备了ZnS-MnS复合层。通过插入ZnS-MnS复合物，有效地阻碍了电子的反向转移。此外，均匀的ZnS-MnS层有效地阻挡了多硫化物电解液与ZnO纳米管的直接接触，抑制了界面处电子空穴对的复合。此外，MnS层有利于CdS量子点在较高负载下的光吸收，有利于可见光区的光吸收强度。因此ZnO/ZnS-MnS/CdS纳米管量子点敏化太阳能电池的效率为3.62%，远高于ZnS钝化层太阳能电池的效率（2.33%）。本工作表明，构建具有适当带隙结构的ZnS-MnS界面钝化层是提高量子点敏化太阳能电池性能的一种有前途的方法。
Interface passivation layer deposited onto photoanodes has been proven to be an available way to suppress charge recombination and enhance the power conversion efficiency in quantum dot-sensitized solar cells. In this work, the ZnS-MnS composites layers inserted in ZnO/CdS nanotubes photoanodes interface is firstly fabricated via ion-exchange and chemical bath deposition methods, simultaneously. By inserting the ZnS-MnS composites, electron back transfer is efficiently hindered. In addition, the uniform ZnS-MnS layer effectively blocks the direct contact between the polysulfide electrolyte and ZnO nanotubes, which inhabits the recombination of electron-hole pairs occurred at the interface. Besides, the MnS layer is in favour of the CdS quantum dots in higher load, profiting the light absorption intensity in the visible light region. Thus ZnO/ZnS-MnS/CdS nanotubes quantum dot-sensitized solar cells have efficiency of 3.62%, which is much higher than that of the solar cell with ZnS passivation layer (2.33%). This work demonstrates that constructing ZnS-MnS interface passivation layer with a proper band gap structure is a promising approach to enhance the performance of quantum dot-sensitized solar cells.
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