碳纳米管掺杂对聚合物聚(2-甲氧基-5-辛氧基)对苯乙炔-PbSe量子点复合材料性能的影响

基于碳纳米管的良好导电性、激子传输性能和量子点聚合物复合材料高的光电转换性能, 采用原位缩合法制备了聚合物聚(2-甲氧基-5-辛氧基)-对苯乙炔(MOPPV)功能化碳纳米管(SWNT)-PbSe量子点复合材料, 通过对复合材料的X射线衍射、透射电子显微镜和紫外可见吸收光谱研究, 发现MOPPV, SWNT与PbSe量子点可以有效地复合, 且SWNT与MOPPV形成网状结构; PbSe量子点尺寸为5.75 nm, 其可均匀地分散在MOPPV-SWNT基体中形成包覆或镶嵌结构, 并发生了光诱导电荷转移.通过对复合材料的光电性能研究发现, 当MOPPV, SWNT, PbSe三者的质量比为1: 0.3 : 1 时其光电性能最好, 开路电压为0.556 V, 短路电流为2.133 mA, 填充因子为34.48%, 转换效率为0.452%, 与聚合物MOPPV-PbSe量子点复合材料材料相比, 光电性能提高了2–3倍. 关键词： 量子点 碳纳米管 复合材料 转换效率     

退火温度对聚对苯乙炔MOPPV-ZnSe量子点复合材料太阳电池性能影响

利用原位缩合法制备了聚(2-甲氧基-5辛氧基)对苯乙炔(MOPPV)-ZnSe量子点复合材料,通过对复合材料的X射线衍射、透射电子显微镜、扫描电子显微镜、紫外可见吸收光谱等研究,发现聚合物MOPPV与ZnSe量子点以包覆形式有效地复合在一起,复合材料中ZnSe量子点结晶性良好,尺寸约为4 nm;且两者之间发生光诱导电荷转移,复合材料随着退火温度的升高,其吸收光谱范围发生红移。通过对MOPPV-ZnSe复合材料光电性能的研究发现,复合材料光电性能随着退火温度的升高逐渐表现出明显的二极管特性,转换效率出现先增大后减小的趋势,且在160℃时转换效率达到最大为0.3726%。     

基于GaAs/InAs-GaAs/ZnSe量子点太阳电池结构的优化

基于GaAs/InAs-GaAs/ZnSe的P-i-N量子点太阳电池结构, 根据光学原理和扩散理论建立了光生电流密度与膜层厚度相关的数学模型, 定量分析了量子点层厚度等参数对太阳电池性能的影响,以期达到提高量子 点太阳电池转换效率的目的.理论模拟表明:在i层厚度取3000 nm时,优化后P(GaAs)型、N(ZnSe)型层 薄膜的最佳膜厚为1541 nm, 78 nm, 并在单一波长下太阳电池转换效率为20.1%;同时量子 点体积和温度对于量子点太阳电池I-V特性也会产生影响, 当量子点体积和温度逐渐增大时, 开路电压呈现减小趋势,使得转换效率降低.     

基于不同ZnSe壳层厚度的InP/ZnSe/ZnS量子点光电性能

磷化铟(InP)量子点(QDs)由于其不含重金属元素和出色的光电特性,在量子点发光二极管(QLED)领域引起了广泛关注.本文以ZnSe和ZnS作为壳层来制备绿色InP/ZnSe/ZnS QDs,通过调控ZnSe壳层的厚度得到不同发光性能的QDs.当Se粉与Zn(St)2的质量比为1:15时,InP/ZnSe/ZnS Q...     

不同厚度阴极修饰材料LiF对聚对苯乙炔MOPPV-SWNT-PbSe量子点复合材料太阳电池性能的影响

基于碳纳米管的良好导电性、激子传输性能和量子点聚合物复合材料高的光电转换性能,采用原位缩合法制备了聚合物聚(2-甲氧基-5-辛氧基)-对苯乙炔-功能化碳纳米管-硒化铅量子点复合材料.通过对复合材料的X射线衍射、透射电子显微镜和紫外可见吸收光谱研究,发现聚合物聚(2-甲氧基-5-辛氧基)-对苯乙炔,功能化碳纳米管与硒化铅量子点可以有效地复合,且功能化碳纳米管与聚合物聚(2-甲氧基-5-辛氧基)-对苯乙炔形成网状结构;硒化铅量子点尺寸为5.75nm,其可均匀地分散在聚合物聚(2-甲氧基-5-辛氧基)-对苯乙炔-功能化碳纳米管基体中形成包覆或镶嵌结构,并发生了光诱导电荷转移.通过对复合材料的光电性能研究发现,插入不同厚度阴极修饰材料LiF后其光电性能提高,且当LiF为3nm时,开路电压为0.558 V,短路电流为2.338 mA,填充因子为37.6%,转换效率为0.466%,与不插入修饰材料时相比复合材料光电性能提高了30%.     

PbSe量子点调控的聚合物太阳能电池性能

为提升聚合物太阳能电池的光电转换效率,在有源层中掺杂PbSe量子点,研究对电池性能的影响。首先采用热化学法制备PbSe量子点,通过改变油酸的添加量及反应时间,调控PbSe量子点的尺寸及结晶性。通过透射电子显微镜和X射线衍射,对量子点进行表征,确定最佳反应条件。然后将不同质量分数的PbSe量子点掺杂至结构为ITO/ZnO/PTB7∶PC_(71)BM/MoO_3/Ag的聚合物太阳能电池中,通过J-V性能测试和紫外吸收光谱测试,分析了PbSe量子点对电池的影响机理。实验结果表明,当PbO与OA的量比为1∶2、反应时间为3 min时,可得到尺寸均匀分布在3～7 nm之间、结晶性较好的量子点,掺杂量子点质量分数为3%时,短路电流密度提升了8.37%,光电转换效率提升了37.41%,有效提升了聚合物太阳能电池的性能。     

ZnSe/ZnS/L-Cys核壳结构量子点光声与表面光伏特性

ZnSe量子点光电子特性的研究对于其微观电子结构探测和应用领域的扩展具有重要的意义.本文结合表面光伏与光声技术以及激光Raman研究了不同回流温度下制备L-半胱氨酸(L-Cys)为配体核壳结构ZnSe量子点的微结构和光声与表面光伏特性.结果发现,具有n-型光伏特性的ZnSe量子点在近紫外到可见光范围内展示出优良的表面光伏性质.尤其在波长为350-550 nm范围内光子能量绝大部分用于产生表面光伏效应,而不是用于无辐射跃迁导致的晶格热振动,同时证实了光声与表面光伏效应之间的能量互补关系.实验指认ZnSe量子点在300-350 nm短波区域出现的光声信号和在1120,1340和1455 cm~(-1)高频区域出现的Raman峰与配体L-Cys的多声子振动模式密切相关.实验结果表明,随着回流温度的降低,ZnSe量子点的平均粒径有减小趋势,这在改善样品的表面效应和小尺寸效应的同时,有利于提高核壳结构ZnSe量子点的光伏转换效率.     

ZnSe:Cu/CdS核壳量子点的合成及光学性能研究

以CdS为壳层材料对核水溶性ZnSe:Cu量子点进行包覆,得到ZnSe:Cu/CdS核壳结构的量子点。研究了壳层厚度对ZnSe:Cu量子点光学性能的影响,采用TEM、XRD、PL和UV-Vis手段对所得样品进行表征。实验结果表明:量子点为立方闪锌矿结构,分散性好,形状为球形,经壳层修饰后量子点的粒径由2.7 nm增大到4.0 nm。随着包覆CdS壳层数的增加,量子点的发射和紫外吸收谱红移,说明量子点在长大,证明CdS壳层生长在ZnSe:Cu量子点的表面,形成了核壳结构的ZnSe:Cu/CdS量子点。包覆CdS壳层后ZnSe:Cu量子点的发光强度减弱,但稳定性得到了提高。     

ZnSe及其Mn掺杂复合材料光吸收催化性能和高压结构性能研究

ZnSe半导体材料是制备光电器件和光催化反应催化剂的重要原材料。其单体材料具有强光下易变质、电子-空穴复合等现象。通过元素掺杂制备ZnSe复合材料,并与单体材料对比研究了元素掺杂所提升的ZnSe的光学及结构性能。首先采用水热法实验室制备纯ZnSe和Mn∶Zn加入比分别为5%、 10%、 15%和20%的ZnSe复合材料,对比材料形貌、结构,光吸收和催化性能,结果显示掺杂比为10%的样品结晶度最高,杂质成型量最少,催化性能最佳。采用Mao-Bell型金刚石压腔结合原位拉曼光谱探究纯ZnSe和掺杂比为10%的样品的高压结构相变行为,以探究元素掺杂对样品结构性能的影响。研究结果：(1)扫描电子显微镜(SEM)图显示,加入Mn元素后制得的ZnSe样品形貌为球状,与纯样大致相同,球状颗粒表面有小颗粒负载,且随着Mn加入量的增加,表面负载的物质增多;(2)X射线衍射(XRD)图谱表明,ZnSe样品结构为立方闪锌矿结构,随着Mn加入量的增加,样品MnSe特征峰增强,杂质MnO₂成型越完全。掺杂比为10%的样品ZnSe结晶度高,杂质成型量少;(3)固体紫外漫反射(UV-Vis)结...     

空穴传输材料对CdSe核壳量子点的荧光影响

用稳态光谱和时间分辨光谱技术研究了空穴传输材料对CdSe/ZnSe 与CdSe/ZnS核壳量子点的荧光影响。结果表明,空穴传输材料对量子点有较强的猝灭作用,随空穴传输材料分子浓度的增加,量子点的荧光强度明显地被猝灭,同时量子点的荧光寿命也被减短。两种不同空穴传输分子对CdSe/ZnSe量子点的荧光猝灭明显不同。在与相同空穴传输分子相互作用时,包覆ZnS壳层的CdSe核壳量子点荧光猝灭效率明显低于包覆ZnSe壳层的CdSe核壳量子点。量子点的荧光猝灭过程可以解释为静态猝灭和动态猝灭过程,其中静态猝灭来源于量子点表面与空穴传输材料间相互作用,而动态猝灭则主要来源于量子点到空穴传输材料的空穴转移过程。实验结果表明空穴传输材料的种类以及核壳量子点的壳层结构都对其荧光猝灭效应起关键作用。     

Characterization techniques of sandwich-type TiO2/QD composites for low-cost quantum dots' solar cell

There is a high impact of the solar cells on energy manufacturing. For several years the energy efficiency was limited due to base-materials' structural and technological limits. High increase of energy harvesting of solar cells has been observed since the first solar cell based on dye-sensitized colloidal TiO₂ films occurred. One of the most promising solutions are used quantum dots (QD) for light energy conversion. In this paper, we described the use of selected characterization techniques for sandwich-type TiO₂/QD composites for a low-cost quantum dots' solar cell in the point of view of mass manufacturer of solar cells and research and development laboratory. Moreover, the increasing role of Raman spectroscopy and mapping for the TiO₂/QD was presented and compared with other necessity techniques for solar cell investigations such as ellipsometry, atomic force microscopy (AFM), and secondary ion mass spectrometry (SIMS).     

半导体红外量子点发展现状与前景

半导体量子点具有独特的光学与电学性质,特别是红外量子点良好的光稳定性和生物相容性等优点使其在光电器件、生物医学等领域受到广泛关注。综述了吸收或发射光谱位于红外波段的量子点在激光、能源、光电探测以及生物医学等方面的应用现状与前景,归纳了适用于红外量子点材料的制备方法,并对比了不同方法在应用中的优势。半导体红外量子点材料选择丰富、应用形式多样:InAs量子点被动锁模激光器在1.3 μm波长处产生7.3 GHz的近衍射极限脉冲输出;InAs/GaAs量子点双波长激光器可泵浦产生0.6 nW的THz波;PbS量子点掺杂光纤放大器可在1.53 μm中心波长处实现10.5 dB光增益,带宽160 nm;CdSeTe量子点敏化太阳能电池、异质结Si基量子点太阳能电池的总转换效率可达8%和14.8%;胶质HgTe量子点制成的量子点红外探测器(QDIP)可实现3 μm~5 μm中波红外探测,Ge/Si量子点可实现3 μm~7 μm红外探测;CdTe/ZnSe核壳量子点可用于检测DNA序列的损伤与突变。半导体红外量子点上述应用形式的发展,将进一步促进红外光电系统向高效、快速、大规模集成的方向演进,也将极大地促进临床医学中活体成像检测的应用推广。     

基于量子点的荧光型太阳能聚光器

近年来,量子点在结构可控、光谱调节和光学稳定方面的研究进展,表明基于量子点的聚光器件表现出优于基于传统有机染料分子的光输出性能。量子点聚光器成为目前量子点研究领域的新方向。量子点在宏量制备和绿色制备方面的深入研究,使得量子点的制造成本逐步降低,基于量子点的聚光器具有光电转换效率和成本上的优势。本文综述了量子点聚光器的研究进展,主要包括荧光型聚光器的优点、聚光器对量子点光学性质的要求、器件制备的工艺和器件的性能表征方法。重点阐述了量子点的太阳光吸收能力、荧光量子产率和重吸收等关键因素对聚光器件性能的影响,同时介绍了该领域目前最新的研究方向,展望了廉价太阳能窗户在未来城镇建筑上的潜在应用。     

Theoretical study on InxGa1−xN/GaN quantum dots solar cell

In this work, the structure of In_xGa_1−xN/GaN quantum dots solar cell is investigated by solving the Schrödinger equation in light of the Kronig-Penney model. Compared to p-n homojunction and heterojunction solar cells, the In_xGa_1−xN/GaN quantum dots intermediate band solar cell manifests much larger power conversion efficiency. Furthermore, the power conversion efficiency of quantum dot intermediate band solar cell strongly depends on the size, interdot distance and gallium content of the quantum dot arrays. Particularly, power conversion efficiency is preferable with the location of intermediate band in the middle of the potential well.     

Structural and electrical studies on PVDF:PANI composite thin films and their application as buffer layer on hybrid solar cells

Hybrid (organic–inorganic) solar cells were fabricated and tested using buffer layer of polyaniline (PANI)–poly(vinylidene difluoride) (PVDF) composites. The effect of PANI:PVDF composite on the performance of the solar cells was explored and the cells were characterized by current voltage (I?V) measurements under a solar simulator generating AM1.5 light (1000?W/m²) irradiance. It was found that solar cells containing ITO/PANI:PVDF photo-anode are likely to improve photocurrent and power conversion efficiency in a way superior to that containing only ITO as photo-anode. Furthermore, PANI:PVDF composite enhanced the hole extraction at photo-anode/photo-active layer interface via the high electrical conductivity of PANI and the ferroelectricity of PVDF.     

Investigation of polymer/inorganic hybrid photovoltaic device using quantum dots as the interface modifier

CdS quantum dots (QDs) were introduced as an interface modifier in the poly(3-hexylthiophene) (P3HT)/TiO₂ nanorod arrays hybrid photovoltaic device. The presence of CdS QDs interlayer was found to provide enhanced light absorption, increased interfacial recombination resistance at the P3HT/TiO₂ interfaces, thus leading to a lower recombination rate of the electrons due to the stepwise structure of band edge in P3HT/CdS/TiO₂, which accounts for the observed enhanced photocurrent and photovoltage of the hybrid solar cells. The optimized performance was achieved in P3HT/CdS/TiO₂ hybrid solar cells after deposition of CdS QDs for 10 cycles, with a power conversion efficiency of 0.57 %, which is nearly ten times higher than that of P3HT/TiO₂. The findings indicate that inorganic semiconductor quantum dots provide effective means to improve the performance of polymer/TiO₂ hybrid solar cells.     

Raman E 1, E 1+Δ1 resonance in unstrained germanium quantum dots

Raman scattering by optical phonons in unstrained Ge quantum dots obtained in GaAs/ZnSe/Ge/ZnSe structures was studied using molecular beam epitaxy. A shift in the E ₁, E ₁+Δ1 resonance energy due to the quantization of the spectrum of electron and hole states in quantum dots was observed. The properties observed were explained with the use of a simplest model of localization with allowance for the spectrum of Ge electron states.