一维带状SnO2的电子传输性能

doi:10.3866/PKU.WHXB201205081

物理化学学报 >> 2012, Vol. 28 >> Issue (07): 1797-1802.doi: 10.3866/PKU.WHXB201205081

材料物理化学上一篇

一维带状SnO₂的电子传输性能

李晓宁^1,2, 白守礼¹, 杨文胜¹, 陈霭璠¹, 孙丽娜¹, 林原², 张敬波^2,3

1. 北京化工大学, 化工资源有效利用国家重点实验室, 北京 100029;
2. 中国科学院化学研究所, 北京分子科学国家实验室, 北京 100190;
3. 天津师范大学, 天津市功能分子结构与性能重点实验室, 天津 300387

收稿日期:2012-03-02 修回日期:2012-05-08 发布日期:2012-06-07
通讯作者: 白守礼, 张敬波 E-mail:jbzhang@iccas.ac.cn; baisl@mail.buct.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金(20873162, 51102011)和北京自然科学基金(8102028, 8112022)资助项目

Electron Transport Properties of One-Dimensional Structural SnO₂ Belts

LI Xiao-Ning^1,2, BAI Shou-Li¹, YANG Wen-Sheng¹, CHEN Ai-Fan¹, SUN Li-Na¹, LIN Yuan², ZHANG Jing-Bo^2,3

1. State Key Laboratory of Chemical Resource Engineering, Beijing University of Chemical Technology, Beijing 100029, P. R. China;
2. Beijing National Laboratory for Molecular Sciences, Institute of Chemistry, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, P. R. China;
3. Tianjin Key Laboratory of Structure and Performance for Functional Molecules, Tianjin Normal University, Tianjin 300387, P. R. China

Received:2012-03-02 Revised:2012-05-08 Published:2012-06-07
Contact: BAI Shou-Li, ZHANG Jing-Bo E-mail:jbzhang@iccas.ac.cn; baisl@mail.buct.edu.cn
Supported by:
The project was supported by the National Natural Science Foundation of China (20873162, 51102011) and Natural Science Foundation of Beijing, China (8102028, 8112022).

摘要/Abstract

摘要：

采用水辅助化学气相沉积法制备了结晶性好的一维带状SnO₂. 分别以小粒径锡粉和金修饰的小粒径锡粉作为反应原料制得带宽度不同的带状SnO₂, 小粒径锡粉作为反应原料能提高带状SnO₂的产率. 将所得SnO₂带和SnO₂纳米颗粒按不同比例混合配制成胶体, 采用刮涂法制备含不同比例纳米颗粒和纳米带的复合SnO₂薄膜并组装染料敏化太阳能电池(DSSCs)来评价带状SnO₂的电子输运性能. 组装的太阳能电池表现出与复合纳晶薄膜中一维SnO₂带的带宽度和所含比例密切相关的光电性能. 通过强度调制光电流谱的测量确定复合SnO₂薄膜的电子传输速率, 并进一步分析一维材料所具有的良好电子传输性能对光电流增加的贡献. 因为一维SnO₂带在复合纳晶薄膜中作为电子输运的快速通道可以加快电子的输运速度, 所以以适宜的比例添加具有合适宽度的一维SnO₂带可以明显提高太阳能电池的光电性能.

关键词: 二氧化锡一维带状结构, 电子传输, 复合纳晶薄膜, 染料敏化太阳能电池, 光电性能

Abstract:

Well-crystallized one-dimensional (1D) structural SnO₂ belts are synthesized using a simple water-assisted chemical vapor deposition method. To increase the yield of SnO₂ belts, small Sn particles with and without Au-modifications are used as source materials to grow different width SnO₂ belts. Dye-sensitized solar cells (DSSCs) fabricated using the composite (nanoparticle/nanobelt) SnO₂ thin films, are used to evaluate the electron transport properties of the SnO₂ belts. Pastes containing different ratios of nanoparticles and belts are used to prepare the composite film by the doctor-blade method. The DSSCs exhibit different photovoltaic performances which are dependent on the nanoparticle/nanobelt ratio and width of the SnO₂ belts in the thin film. The enhanced electron transport properties of the composite films containing the SnO₂ belts is evaluated using intensity modulated photocurrent spectroscopy (IMPS). 1D SnO₂ belts with a particular belt width improve the photovoltaic performance by providing electron paths to accelerate electron transport in the composite nanocrystalline thin films.

Key words: One-dimensional structural SnO₂ belt, Electron transport, Composite nanocrystalline thin film, Dye-sensitized solar cell, Photovoltaic performance

李晓宁, 白守礼, 杨文胜, 陈霭璠, 孙丽娜, 林原, 张敬波. 一维带状SnO₂的电子传输性能[J]. 物理化学学报, 2012, 28(07), 1797-1802. doi: 10.3866/PKU.WHXB201205081

LI Xiao-Ning, BAI Shou-Li, YANG Wen-Sheng, CHEN Ai-Fan, SUN Li-Na, LIN Yuan, ZHANG Jing-Bo. Electron Transport Properties of One-Dimensional Structural SnO₂ Belts[J]. Acta Phys. -Chim. Sin. 2012, 28(07), 1797-1802. doi: 10.3866/PKU.WHXB201205081

链接本文: https://www.whxb.pku.edu.cn/CN/10.3866/PKU.WHXB201205081

https://www.whxb.pku.edu.cn/CN/Y2012/V28/I07/1797

参考文献

(1) O'Regan, B.; Grätzel, M. Nature 1991, 353, 737. doi: 10.1038/353737a0
(2) Grätzel, M. J. Photochem. Photobiol. 2004, 164, 3. doi: 10.1016/j.jphotochem.2004.02.023
(3) Nazeeruddin, M. K.; Péchy, P.; Renouard, T.; Zakeeruddin, S.M., Humphry-Baker, R.; Comte, P.; Liska, P.; Cevey, L.; Costa,E.; Shklover, V.; Spiccia, L.; Deacon, G. B.; Bignozzi, C. A.;Grätzel, M. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 1613. doi: 10.1021/ja003299u
(4) Pagliaro, M.; Palmisano, G.; Ciriminna, R.; Loddo, V. Energy Environ. Sci. 2009, 2, 838. doi: 10.1039/b903030a
(5) Berger, T.; Lana-Villarreal, T.; Monllor-Satoca, D.; Gómez, R.J. Phys. Chem. C 2007, 111, 9936. doi: 10.1021/jp071438p
(6) Chen, D. H.; Huang, F. Z.; Cheng, Y. B.; Caruso, R. A. Adv. Mater. 2009, 21, 2206. doi: 10.1002/adma.200802603
(7) Qian, J. F.; Liu, P.; Xiao, Y.; Jiang, Y.; Cao, Y. L.; Ai, X. P.;Yang, H. X. Adv. Mater. 2009, 21, 3633.
(8) Bierman, M. J.; Jin, S. Energy Environ. Sci. 2009, 2, 1050. doi: 10.1039/b912095e
(9) Xiao, Y. M.;Wu, J. H.; Yue, G. T.; Lin, J. M.; Huang, M. L.; Fan,L. Q.; Lan, Z. Acta Phys. -Chim. Sin. 2012, 28, 578. [肖尧明,吴季怀, 岳根田, 林建明, 黄妙良, 范乐庆, 兰章. 物理化学学报, 2012, 28, 578.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201201032
(10) Wang, Z. L. Adv. Mater. 2000, 12, 1295. doi: 10.1002/1521-4095(200009)12:17<1295::AID-ADMA1295>3.0.CO;2-B
(11) Hu, J. T.; Odom, T.W.; Lieber, C. M. Accounts Chem. Res. 1999,32, 435. doi: 10.1021/ar9700365
(12) Xia, Y. N.; Yang, P. D.; Sun, Y. G.;Wu, Y. Y.; Mayers, B.; Gates,B.; Yin, Y. D.; Kim, F.; Yan, Y. Q. Adv. Mater. 2003, 15, 353.doi: 10.1002/adma.200390087
(13) Kang, S. H.; Choi, S. H.; Kang, M. S.; Kim, J. Y.; Kim, H. S.;Hyeon, T.; Sung, Y. E. Adv. Mater. 2008, 20, 54. doi: 10.1002/adma.200701819
(14) Mor, G. K.; Shankar, K.; Paulose, M.; Varghese, O. K.; Grimes,C. A. Nano Lett. 2006, 6, 215. doi: 10.1021/nl052099j
(15) Feng, X. J.; Shankar, K.; Varghese, O. K.; Paulose, M.;Latempa, T. J.; Grimes, C. A. Nano Lett. 2008, 8, 3781. doi: 10.1021/nl802096a
(16) Zhu, K.; Neale, N. R.; Miedaner, A.; Frank, A. J. Nano Lett.2007, 7, 69. doi: 10.1021/nl062000o
(17) Suzuki, Y.; Ngamsinlapasathian, S.; Yoshida, R.; Yoshikawa, S.Central Eur. J. Chem. 2006, 4, 476. doi: 10.2478/s11532-006-0015-3
(18) Asagoe, K.; Suzuki, Y.; Ngamsinlapasathian, S.; Yoshikawa, S.J. Phys.: Conf. Ser. 2007, 61, 1112. doi: 10.1088/1742-6596/61/1/220
(19) Prins, M.W. J.; Grosse-Holz, K. O.; Cillessen, J. F. M.; Feiner,L. F. J. Appl. Phys. 1998, 83, 888. doi: 10.1063/1.366773
(20) Dinh, N. N.; Bernard, M. C.; Goff, A. H. L.; Stergiopoulos, T.;Falaras, P. Comptes Rendus Chimie 2006, 9, 676. doi: 10.1016/j.crci.2005.02.042
(21) Xia, J. B.; Li, F. Y.; Yang, S. M.; Huang, C. H. Chin. Chem. Lett.2004, 5, 619.
(22) Yin,W. Y.;Wei, B. Q.; Hu, C.W. Chem. Phys. Lett. 2009, 471,11. doi: 10.1016/j.cplett.2009.02.021
(23) Liu, R. H.; Zhang, S.; Xia, X. Y.; Yun, D. Q.; Bian, Z. Q.; Zhao,Y. L. Acta Phys. -Chim. Sin. 2011, 27, 1701. [刘润花, 张森,夏新元, 云大钦, 卞祖强, 赵永亮. 物理化学学报, 2011, 27,1701.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20110734
(24) Dloczik, L.; Ileperuma, O.; Lauermann, I.; Peter, L. M.;Ponomarev, E. A.; Redmond, G.; Shaw, N. J.; Uhlendorf, I.J. Phys. Chem. B 1997, 101, 10281. doi: 10.1021/jp972466i
(25) Qu, J.; Gao, X. P.; Li, G. R.; Jiang, Q.W.; Yan, T. Y. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 3359. doi: 10.1021/jp810692t
(26) Pan, K.; Dong, Y. Z.; Tian, C. G.; Zhou,W.; Tian, G. H.; Zhao,B. F.; Fu, H. G. Electrochim. Acta 2009, 54, 7350. doi: 10.1016/j.electacta.2009.07.065
(27) Gonzalez-Valls, I.; Lira-Cantu, M. Energy Environ. Sci. 2009, 2,19. doi: 10.1039/b811536b
(28) Yang, Z. Z.; Xu, T.; Ito, Y. S.;Welp, U.; Kwoko,W. K. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 20521. doi: 10.1021/jp908678x

[1]	宋沛泉, 谢立强, 沈莉娜, 刘凯凯, 梁玉明, 林克斌, 卢建勋, 田成波, 魏展画. 电泳法制备的致密氧化锡薄膜及其在高稳定性钙钛矿太阳能电池中的应用[J]. 物理化学学报, 2021, 37(4): 2004038 - .
[2]	吴传丽, 梁文慧, 樊晶晶, 曹钰贤, 吴萍, 蔡称心. 氯化血红素分子对牛血清白蛋白电子传输能级的调控[J]. 物理化学学报, 2021, 37(3): 1912050 - .
[3]	潘雯丽,关文浩,姜银珠. 聚阴离子型钠离子电池正极材料的研究进展[J]. 物理化学学报, 2020, 36(5): 1905017 - .
[4]	GUPTA Monika,闫东,沈福刚,徐建中,詹传郎. 苝二酰亚胺:有机膦盐基双组份共混电子传输层及其开路电压接近1.0 V的非富勒烯聚合物太阳电池[J]. 物理化学学报, 2019, 35(5): 496 -502 .
[5]	陈瑞,王维,卜童乐,库治良,钟杰,彭勇,肖生强,尤为,黄福志,程一兵,傅正义. 低成本富勒烯衍生物电子传输层在钙钛矿太阳能电池的应用[J]. 物理化学学报, 2019, 35(4): 401 -407 .
[6]	李重杲,卢天,高恒,张庆,李敏杰,任伟,陆文聪. 苯并噻二唑衍生物作为铆接基团提高染料敏化太阳能电池效率[J]. 物理化学学报, 2017, 33(9): 1789 -1795 .
[7]	张昊,李新刚,蔡金孟,王亚婷,武墨青,丁彤,孟明,田野. 氢氟酸加入量对钛基半导体结构演变及光催化性能的影响[J]. 物理化学学报, 2017, 33(10): 2072 -2081 .
[8]	翁小龙,王艳,贾春阳,万中全,陈喜明,姚小军. 新型四硫富瓦烯-三苯胺类光敏染料理论研究[J]. 物理化学学报, 2016, 32(8): 1990 -1998 .
[9]	肖岸,卢辉,赵阳,骆耿耿. D-π-A-π-A结构有机光敏染料的合成及其在太阳能光电转化和光解水制氢中的应用[J]. 物理化学学报, 2016, 32(12): 2968 -2975 .
[10]	侯丽梅,温智,李银祥,胡华友,阚玉和,苏忠民. 含中氮茚有机太阳能电池染料敏化剂的分子设计[J]. 物理化学学报, 2015, 31(8): 1504 -1512 .
[11]	王育乔, 王盼盼, 卢静, 白一超, 顾云良, 孙岳明. 基于MWCNT/TiO₂对电极和硫醇盐/二硫化物非碘氧化还原电对的染料敏化太阳能电池性能[J]. 物理化学学报, 2015, 31(3): 448 -456 .
[12]	苗艳勤, 高志翔, 武钰铃, 杜晓刚, 李源浩, 刘慧慧, 贾虎生, 王华, 刘旭光. 抗菌医药左氧氟沙星在有机电致发光二极管中的应用[J]. 物理化学学报, 2015, 31(3): 552 -558 .
[13]	沈伟,田雯雯,祁争健,孙岳明. 新型酰胺功能化铱[III]配合物的光电性能[J]. 物理化学学报, 2015, 31(11): 2174 -2182 .
[14]	郝学良,赵金鸽,高建荣,韩亮. 基于苯甲酸受体的咔唑染料敏化剂的合成和光电性能[J]. 物理化学学报, 2015, 31(10): 1977 -1984 .
[15]	王时茂, 董伟伟, 方晓东, 邓赞红, 邵景珍, 胡林华, 朱俊. 单晶二氧化钛纳米棒阵列的修饰及其在量子点敏化太阳电池中的应用[J]. 物理化学学报, 2014, 30(5): 873 -880 .

一维带状SnO₂的电子传输性能

Electron Transport Properties of One-Dimensional Structural SnO₂ Belts

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