Synthesis of Zn-doped TiO2 nano-particles using metal Ti and Zn as raw materials and application in quantum dot sensitized solar cells
Synthesis of Zn-doped TiO2 nano-particles using metal Ti and Zn as raw materials and application in quantum dot sensitized solar cells
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以金属Ti和Zn为原料合成Zn掺杂TiO2纳米粒子及其在量子点敏化太阳能电池中的应用
DOI：
10.1016/j.jallcom.2019.03.306
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发表时间：
2019-06
影响因子：
6.2
通讯作者：
Yuan Zhaolin
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Deng Jianping;Wang Minqiang;Fang Junfei;Song Xiaohui;Yang Zhi;Yuan Zhaolin
在TiO 2中掺杂Zn得到n型掺杂材料，并且可以定制TiO 2的光学带隙和费米能级。以金属Ti和Zn为原料，采用化学共沉淀法和煅烧法制备了Zn掺杂的TiO 2纳米粒子。本文系统研究了Zn掺杂对TiO 2薄膜的形貌、晶体结构、光学行为以及CdS/CdSe敏化电池性能的影响，重点研究了Zn掺杂TiO 2光阳极电池的能量转换效率。结果表明，组装有Zn0.1Ti0.9O2膜的太阳能电池的短路电流密度为12.32 mAcm−2，开路电压为0.604 V，功率转换效率为3.03%。其能量转换效率是纯TiO 2薄膜电池的1.5倍，这是由于Zn的最佳掺杂减少了电子复合，增强了电子在TiO 2薄膜中的传输.进一步增加Zn掺杂量，电池性能下降，这是由于引入了大量ZnO团簇，并在TiO 2薄膜中产生了更多的表面缺陷作为电子空穴复合中心。
Zn-doping in TiO2gives an n-type doped material and can tailor the optical band gap and Fermi level of TiO2. In the present work, using metal Ti and Zn as raw materials, Zn-doped TiO2nano-particles are synthesized via chemical co-precipitation and calcination process. The effects of Zn-doping on the morphology, crystal structure, optical behavior of TiO2films, and the performance of CdS/CdSe sensitized cells are systemically investigated, we focus on improving the power conversion efficiency of the cells based on Zn-doped TiO2photoanodes. The results show that the solar cell assembled with the Zn0.1Ti0.9O2film exhibits a short circuit current density of 12.32 mAcm−2, open-circuit voltage of 0.604 V, and a power conversion efficiency of 3.03%. Its power conversion efficiency is 1.5-fold higher than that of the cell assembled with the pure TiO2film, which is ascribed to reducing electron recombination and enhancing electron transport in the TiO2film by the optimal Zn doping. Further increasing the amount of Zn doping in the TiO2film, the performance of the cell decreases, which is attributed to introducing a large number of ZnO clusters and producing more surface defects in the TiO2film that act as electron–hole recombination centers.
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