4.81%光电转换效率的全固态致密PbS量子点薄膜敏化TiO2纳米棒阵列太阳电池

doi:10.3866/PKU.WHXB201705121

物理化学学报 >> 2017, Vol. 33 >> Issue (10): 2029-2034.doi: 10.3866/PKU.WHXB201705121

4.81%光电转换效率的全固态致密PbS量子点薄膜敏化TiO₂纳米棒阵列太阳电池

陈军军,史成武*(),张正国,肖冠南,邵章朋,李楠楠

合肥工业大学化学与化工学院,合肥230009

收稿日期:2017-02-20 发布日期:2017-07-17
通讯作者: 史成武 E-mail:shicw506@foxmail.com; shicw506@hfut.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金(51272061);国家自然科学基金(51472071)

4.81%-Efficiency Solid-State Quantum-Dot Sensitized Solar Cells Based on Compact PbS Quantum-Dot Thin Films and TiO₂ Nanorod Arrays

Jun-Jun CHEN,Cheng-Wu SHI*(),Zheng-Guo ZHANG,Guan-Nan XIAO,Zhang-Peng SHAO,Nan-Nan LI

School of Chemistry and Chemical Engineering, Hefei University of Technology, Hefei 230009, P. R. China

Received:2017-02-20 Published:2017-07-17
Contact: Cheng-Wu SHI E-mail:shicw506@foxmail.com; shicw506@hfut.edu.cn
Supported by:
the National Natural Science Foundation of China(51272061);the National Natural Science Foundation of China(51472071)

摘要/Abstract

摘要：

利用TiO₂纳米棒阵列和在旋涂辅助连续离子层吸附反应过程中使用乙二硫醇的策略，成功地在TiO₂纳米棒阵列上获得了致密PbS量子点薄膜，组装了新颖结构的全固态致密PbS量子点薄膜敏化TiO₂纳米棒阵列太阳电池。研究了TiO₂纳米棒阵列长度对全固态致密PbS量子点薄膜敏化太阳电池光伏性能的影响，发现TiO₂纳米棒阵列长度为290、540和1040 nm时，相应太阳电池的光电转换效率分别是2.02%、4.81%和1.95%。对于组装全固态量子点敏化太阳电池，综合考虑空穴传输长度和量子点担载量的平衡是获得较高光电转换效率的关键所在。

关键词: 致密PbS量子点薄膜, TiO₂纳米棒阵列, 乙二硫醇, 连续离子层吸附反应, 全固态量子点敏化太阳电池

Abstract:

A compact PbS quantum-dot thin film was prepared using the combination of TiO₂ nanorod arrays and 1, 2-ethanedithiol following the spin-coating assisted successive ionic layer absorption and reaction procedure. Solar cells with the novel structure of FTO/compact PbS quantum-dot thin film sensitized TiO₂ nanorod arrays/spiro-OMeTAD/Au were assembled. Subsequently, the influence of the length of TiO₂ nanorod arrays on the photovoltaic performance of all-solid-state compact PbS quantum-dot thin film sensitized solar cells was evaluated. The corresponding solar cells having TiO₂ nanorod array lengths of 290, 540, and 1040 nm achieved photoelectric conversion efficiencies (PCE) of 2.02%, 4.81%, and 1.95%, respectively. These results reveal that in order to achieve high PCE values with the all-solid-state quantum dot sensitized solar cells, it is very important to balance the hole diffusion length with the loading amount of quantum-dots.

Key words: Compact PbS quantum-dot thin film, TiO₂ nanorod array, 1, 2-Ethanedithiol, Successive ionic layer adsorption and reaction, Solid-state quantum-dot sensitized solar cell

陈军军,史成武,张正国,肖冠南,邵章朋,李楠楠. 4.81%光电转换效率的全固态致密PbS量子点薄膜敏化TiO₂纳米棒阵列太阳电池[J]. 物理化学学报, 2017, 33(10), 2029-2034. doi: 10.3866/PKU.WHXB201705121

Jun-Jun CHEN,Cheng-Wu SHI,Zheng-Guo ZHANG,Guan-Nan XIAO,Zhang-Peng SHAO,Nan-Nan LI. 4.81%-Efficiency Solid-State Quantum-Dot Sensitized Solar Cells Based on Compact PbS Quantum-Dot Thin Films and TiO₂ Nanorod Arrays[J]. Acta Phys. -Chim. Sin. 2017, 33(10), 2029-2034. doi: 10.3866/PKU.WHXB201705121

链接本文: https://www.whxb.pku.edu.cn/CN/10.3866/PKU.WHXB201705121

https://www.whxb.pku.edu.cn/CN/Y2017/V33/I10/2029

参考文献

1	González-Pedro V. ; Sima C. ; Marzari G. ; Boix P. P. ; Giménez S. ; Shen Q. ; Dittrich T. ; Mora-Seró I. Phys. Chem. Chem. Phys. 2013, 15, 13835.
2	Zhang X. ; Justo Y. ; Maes J. ; Walravens W. ; Zhang J. ; Liu J. ; Hens Z. ; Johansson E. M. J. J. Mater. Chem. A 2015, 3, 20579.
3	Jang J. ; Shim H. C. ; Ju Y. ; Song J. H. ; An H. ; Yu J. S. ; Kwak S. W. ; Lee T. M. ; Kim I. ; Jeong S. Nanoscale 2015, 7, 8829.
4	Gao J. ; Perkins C. L. ; Luther J. M. ; Hanna M. C. ; Chen H. Y. ; Semonin O. E. ; Nozik A. J. ; Elingson R. J. ; Beard M. C. Nano Lett. 2011, 11, 3263.
5	Lan X. ; Voznyy O. ; Kiani A. ; Garcia de Arquer F. P. ; Abbas A. S. ; Kim G. H. ; Liu M. ; Yang Z. ; Walters G. ; Xu J. ; Yuan M. ; Ning Z. ; Fan F. ; Kanjanaboos P. ; Kramer I. ; Zhitomirsky D. ; Lee P. ; Perelgut A. ; Hoogland S. ; Sargent E. H. Adv. Mater. 2016, 28, 299.
6	Jiao S. ; Wang J. ; Shen Q. ; Li Y. ; Zhong X. J.Mater. Chem. A 2016, 4, 7214.
7	Im S. H. ; Kim H. ; Kim S. W. ; Kim S. W. ; Seok S. I. Energy Environ. Sci. 2011, 4, 4181.
8	Tao L. ; Xiong Y. ; Liu H. ; Shen W. Nanoscale 2014, 6, 931.
9	Han M. ; Jia J. ; Yu L. ; Yi G. RSC Adv. 2015, 5, 51493.
10	Kim H. S. ; Lee J. W. ; Yantara N. ; Boix P. P. ; Kulkarni S. A. ; Mhaisalkar S. ; Gr?tzel M. ; Park N. G. Nano Lett. 2013, 13, 2412.
11	Liu B. ; Aydil E. S. J.Am. Chem. Soc. 2009, 131, 3985.
12	Zhang J. ; Shi C. ; Chen J. ; Wang Y. ; Li M. J.Solid State Chem. 2016, 238, 223.
13	Wu N. ; Shi C. ; Ying C. ; Zhang J. ; Wang M. Appl. Surf. Sci. 2015, 357, 2372.
14	Wang Y. Q. ; Li L. ; Nie L. H. ; Li N. N. ; Shi C. W. Acta Phys. -Chim. Sin. 2016, 32, 2724.
14	王艳青; 李龙; 聂林辉; 李楠楠; 史成武. 物理化学学报, 2016, 32, 2724.
15	Jung J. Y. ; Zhou K. ; Um H. D. ; Guo Z. ; Jee S. W. ; Park K.T. ; Lee J. H. Opt. Lett. 2011, 36, 2677.
16	Yu L. ; Jia J. ; Yi G. ; Han M. RSC Adv. 2016, 6, 33279.

[1]	Faizan Muhammad, 赵国琪, 张天旭, 王啸宇, 贺欣, 张立军. 空位有序双钙钛矿A₂BX₆的弹性和热电性质的第一性原理研究[J]. 物理化学学报, 2024, 40(1): 2303004 - .
[2]	孔菁, 张金贵, 张素芬, 奚菊群, 沈明. 可见光激发的BiOI/ZnO纳米复合抗菌剂制备及其抗菌活性与机制[J]. 物理化学学报, 2023, 39(12): 2212039 - .
[3]	张涛, 龚思敏, 陈平, 陈琪, 陈立桅. 利用多氟丙烯酸酯添加剂提升准二维钙钛矿发光二极管性能[J]. 物理化学学报, 2023, 39(12): 2301024 - .
[4]	雷永久, 王旭, 王治业, 周疆豪, 陈海舰, 梁蕾, 李云川, 肖博怀, 常帅. 噻吩锚定基团的结构修饰对分子-电极结合的影响[J]. 物理化学学报, 2023, 39(11): 2212023 - .
[5]	于梦诗, 谭聪伟, 高啸寅, 唐浚川, 彭海琳. 高迁移率二维半导体Bi₂O₂Se的化学气相沉积生长：可控生长及材料质量[J]. 物理化学学报, 2023, 39(10): 2306043 - .
[6]	亓月, 孙禄钊, 刘忠范. 超级蒙烯材料：石墨烯家族的新成员[J]. 物理化学学报, 2023, 39(10): 2307028 - .
[7]	林凯风, 钟叮, 邵嘉惠, 刘开辉, 王金焕, 左勇刚, 周旭. 二维材料复合光纤调制器件研究进展[J]. 物理化学学报, 2023, 39(10): 2306026 - .
[8]	杨嘉炜, 郑春阳, 庞亚会, 纪仲阳, 李雨芮, 胡嘉仪, 朱江瑞, 陆琪, 林立, 刘忠范, 胡清梅, 关宝璐, 尹建波. 耦合蝶形天线的石墨烯室温太赫兹探测器[J]. 物理化学学报, 2023, 39(10): 2307012 - .
[9]	高振飞, 宋清泉, 肖志华, 李兆龙, 李涛, 罗家俊, 王珊珊, 周万立, 李兰英, 于俊荣, 张锦. 亚微米尺寸、高结晶度石墨烯增强间位芳纶纤维力学性能[J]. 物理化学学报, 2023, 39(10): 2307046 - .
[10]	吴名辉, Markus Mühlinghaus, 李雪超, 徐超婕, 陈强, 张海明, Klaus Müllen, 迟力峰. 含Benzo[a]azulene单元的锯齿状梯形共轭聚合物的表面在位合成[J]. 物理化学学报, 2023, (): 2307024 - .
[11]	李芷阳, 邓晖, 蔡芯琪, 陈卓. 磁性核壳胶囊局域中和胃酸用于活性益生菌的高效递送[J]. 物理化学学报, 0, (): 2306051 - .
[12]	梁秋菊, 常银霞, 梁朝伟, 祝浩雷, 郭子宾, 刘剑刚. 结晶动力学策略在非富勒烯体系太阳能电池形貌调控领域的应用[J]. 物理化学学报, 2023, 39(7): 2212006 -0 .
[13]	王海涛, 余良浪, 江吉周, Arramel, 邹菁. 硫取代氮增强g-C₃N₄光催化产氢性能[J]. 物理化学学报, 0, (): 2305047 - .
[14]	罗铖, 龙庆, 程蓓, 朱必成, 王临曦. Pt-C₃N₄/BiOCl S型异质结应用于光催化CO₂还原的理论计算研究[J]. 物理化学学报, 2023, 39(6): 2212026 - .
[15]	赵可, 刘震, 刘露遥, 余长源, 潘竞顺, 黄旭光. 用于检测痕量铅离子的功能化反射结构光纤干涉传感器[J]. 物理化学学报, 0, (): 2304029 - .

4.81%光电转换效率的全固态致密PbS量子点薄膜敏化TiO₂纳米棒阵列太阳电池

4.81%-Efficiency Solid-State Quantum-Dot Sensitized Solar Cells Based on Compact PbS Quantum-Dot Thin Films and TiO₂ Nanorod Arrays

RichHTML

PDF

赞

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

Metrics

推荐阅读 0