基于透明的双面TiO2纳米管/ITO电极的CdS/CuInS2量子点敏化太阳能电池研究

批准号:
U1404616
项目类别:
联合基金项目
资助金额:
30.0 万元
负责人:
陈冲
依托单位:
学科分类:
F0403.半导体光电子器件与集成
结题年份:
2017
批准年份:
2014
项目状态:
已结题
项目参与者:
--
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中文摘要
量子点敏化太阳能电池光电转换效率较低的主要因素包括较低的量子点负载量、量子点较窄的光吸收范围、及严重的光生电荷复合。为提高量子点敏化太阳能电池的光电转换效率,本项目拟制备一种结构新颖的透明光电极,即双面CdS和CuInS2量子点共同敏化的TiO2纳米管/ITO玻璃光电极。相比普通单面结构的电极,这种双面结构的光电极能提供更大的多孔空间,这既能提高量子点的负载量,又能通过在透明电极的两个面上分别敏化具有不同能带带隙的CdS和CuInS2量子点来扩展光电极的光吸收范围。此外,为了减少光生电荷的复合,在TiO2纳米管表面沉积了一层ZnO能量阻隔层。本项目将对透明双面电极的表面形态、光学性质和光电化学性质进行系统地研究,揭示电极的双面结构和沉积的CdS和CuInS2量子点对光生电荷的产生和输运机制,以及电池光电转换效率的影响规律。本项目的研究将对通过改进光电极的结构提高电池的光电转换效率提供指导。
英文摘要
The main reasons for the low efficiencies of QDSCs are low quantum dots (QDs) loading amount due to the limited space in the nono porous electrode, narrow absorption spectrum of QDs, and serious charge recombination. In this project, a new transparent photoelectrode with novel structure, i.e., double-sided CdS and CuInS2 cosensitized TiO2 nanotubes/indium-tin-oxide glass electrode, will be fabricated to improve the efficiencies of QDSCs. In comparison to common single-sided structures, this double-sided structure provides more space in the photoelectrode, which will result in an increased quantum dots (QDs) loading amount and extend the range of light absorption by respective sensitization of CdS and CuInS2 QDs on each side. In addition, a ZnO thin film as an energy barrier layer will be deposited on the surface of TiO2 nanotubes to reduce the photo-generated charge recombination. In this project, the surface morphology, optical property and photoelectrochemical properties of the transparent and double-sided electrode will be systematically studied to reveal the influences of double-sided structure of the electrode and deposited CdS and CuInS2 QDs on the generation and transportation mechanisms of photo-generated charges and the efficiencies of QDSCs. This research will provide scientific guidance to improve the photoelectric conversion efficiency of quantum dot sensitized solar cells by improving the electrode structure.
量子点敏化太阳能电池提供了一种利用太阳能的途径。然而,该类电池的光电转换效率较低,其主要因素包括较低的量子点负载量、量子点较窄的光吸收范围、及严重的光生电荷复合。为提高该种电池的光电转换效率,本项目主要进行了两个方面的研究内容:1、本项目研究制备了双面TiO2纳米管/ITO透明光电极,这种双面结构的光电极相比普通的单面结构电极能提供更大的多孔空间用来沉积更多的量子点;2、本项目采用具有不同能带带隙的CdS和CuInS2量子点来敏化制备的双面透明电极,以此扩展光电极的光吸收范围。本项目对透明双面电极的表面形态、光学性质和光电化学性质进行系统地研究,揭示电极的双面结构和沉积的CdS和CuInS2量子点对光生电荷的产生和输运机制,以及电池光电转换效率的影响规律。. 本项目的研究结果表明:相比普通单面TiO2纳米管/ITO光电极,CdS敏化的双面TiO2纳米管/ITO光电极在光吸收上明显增强,并且光电转换效率提高了1.2倍,这主要是由于双面电极上沉积了更多的CdS量子点。该结果反映了双面TiO2纳米管/ITO玻璃光电极的优势;进一步地,相比基于仅用CdS敏化的双面TiO2纳米管/ITO玻璃光电极的量子点太阳能电池,基于CdS/CuInS2量子点共敏化的TiO2纳米管/ITO玻璃光电极的量子点太阳能电池显示出了更高的光电流和光电转换效率;后者的最高光电转化效率在AM 1.5G太阳模拟光下达到了1.42%,这是仅有CdS量子点敏化的双面TiO2纳米管/ITO玻璃光电极量子点太阳能电池的光电转化效率(0.65%)的2.2倍。主要的原因是CuInS2增强了电极的光吸收范围,并有效减少了电极中的电荷复合。. 本项目的研究将对通过改进光电极的结构提高量子点敏化太阳能电池的光电转换效率提供科学指导。
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Improving the efficiency of cadmium sulfide-sensitized titanium dioxide/indium tin oxide glass photoelectrodes using silver sulfide as an energy barrier layer and a light absorber.
使用硫化银作为能量阻挡层和光吸收剂提高硫化镉敏化二氧化钛/氧化铟锡玻璃光电极的效率
DOI:10.1186/1556-276x-9-605
发表时间:2014
期刊:Nanoscale research letters
影响因子:--
作者:Chen C;Zhai Y;Li C;Li F
通讯作者:Li F
A comparative study of the effects of Ag2S films prepared by MPD and HRTD methods on the performance of polymer solar cells
MPD和HRTD方法制备Ag2S薄膜对聚合物太阳能电池性能影响的对比研究
DOI:10.1016/j.apsusc.2016.04.179
发表时间:2016
期刊:Applied Surface Science
影响因子:6.7
作者:Yong Zhai;Fumin Li;Lanyun Ling;Chong Chen
通讯作者:Chong Chen
High efficiency CH3NH3PbI3:CdS perovskite solar cells with CuInS2 as the hole transporting layer
以 CuInS2 作为空穴传输层的高效 CH3NH3PbI3:CdS 钙钛矿太阳能电池
DOI:10.1016/j.jpowsour.2016.12.027
发表时间:2017-02-15
期刊:JOURNAL OF POWER SOURCES
影响因子:9.2
作者:Chen, Chong;Zhai, Yong;Wang, Mingtai
通讯作者:Wang, Mingtai
Photocurrent enhancement of the CdS/TiO2/ITO photoelectrodes achieved by controlling the deposition amount of Ag2S nanocrystals
通过控制Ag2S纳米晶的沉积量实现CdS/TiO2/ITO光电极的光电流增强
DOI:10.1016/j.apsusc.2015.08.134
发表时间:2015-11-30
期刊:APPLIED SURFACE SCIENCE
影响因子:6.7
作者:Chen, Chong;Zhai, Yong;Ling, Lanyu
通讯作者:Ling, Lanyu
Double-Sided Transparent TiO(2) Nanotube/ITO Electrodes for Efficient CdS/CuInS(2) Quantum Dot-Sensitized Solar Cells.
用于高效 CdS/CuInS2 量子点敏化太阳能电池的双面透明 TiO2 纳米管/ITO 电极
DOI:10.1186/s11671-016-1787-9
发表时间:2017-12
期刊:Nanoscale research letters
影响因子:--
作者:Chen C;Ling L;Li F
通讯作者:Li F
硫化镉对CH3NH3PbI3/硫化镉体型异质结太阳能电池中电荷产生和输运机制的影响
- 批准号:61704048
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:25.0万元
- 批准年份:2017
- 负责人:陈冲
- 依托单位:
国内基金
海外基金
