量子点敏化太阳能电池的结构优化及性能分析

摘要：

目前,液态量子点敏化太阳能电池的转换效率虽然已达到6.5％,但距其理论最高转换效率44％还有很大的差距,因此还需要对电池结构和材料工艺进一步优化来提高其光电转换性能.本文通过溶胶-凝胶法在FTO导电玻璃基底与多孔TiO2纳米晶电极之间制备了一层致密的TiO2薄膜,以此作为阻挡层来阻止FTO与电解液的直接接触,抑制传输到FTO中的光生电子与多硫电解液中Sx2-离子的复合.分别采用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM),原子力显微镜(AFM)和紫外-可见吸收光谱(UV-vis)对TiO2阻挡层薄膜的结构、形貌和光学特性进行了表征.结果表明:该薄膜主要呈锐钛矿结构,表面平整致密,在可见光波段透过率良好.通过对有/无TiO2阻挡层的电池性能对比发现,阻挡层的引入使电池的短路电流、开路电压和光电转换效率分别提高了47.2％,4.2％和34.8％.同时,本文研究了阻挡层厚度对电池光电性能的影响,发现随着厚度的增加电池的转换效率下降,这是由于TiO2阻挡层厚度的增加导致光阳极透过率降低;同时TiO2阻挡层本身的电阻增大,影响了多孔TiO2电极与FTO基底之间的电子传输.

关键词：量子点敏化太阳能电池、阻挡层、溶胶-凝胶、TiO2薄膜、复合电流

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资助基金：国家自然科学基金61176056,91123019

在线出版日期：2014-03-14（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：3052-3061