高活性硫化铅电极的制备及在量子点敏化太阳能电池中的应用

为了提高量子点敏化纳晶薄膜太阳能电池的光电转换效率,我们通过连续在酸和多硫溶液中处理铅片制备了对多硫电解液具有高电催化活性的硫化铅电极. 通过电化学阻抗谱测试评价所制备硫化铅电极的催化活性,从而确定制备高效硫化铅电极的最佳条件. 以在最佳条件下制备的硫化铅为对电极、CdSe量子点敏化TiO₂纳晶薄膜为工作电极和多硫电解液组装成量子点敏化太阳能电池. 光电性能测试结果表明所制备的电极具有良好的催化活性和光电转换性能. 与已报导的方法相比,新方法大幅度地减少制备过程所需的时间,但却提高了所制备的硫化铅对电极的催化活性. 通过X射线衍射和扫描电镜测试表征了硫化铅的生成过程,探讨了催化活性提高的原因.     

硫化亚铜对电极在量子点敏化太阳电池中的应用

报道了一种基于硫族金属复合物N₄H₉Cu₇S₄前驱体溶液制备硫化亚铜对电极的新方法. 分别制备了TiO₂纳米颗粒多孔薄膜和TiO₂纳米棒阵列结构的光阳极, 并在此基础上研究了基于硫化亚铜对电极的CdS/CdSe量子点敏化太阳电池的光电性能, 同时结合电化学阻抗技术考察了硫化亚铜对电极的催化性能. 结果表明: 与铂电极相比, 本方法制备的硫化亚铜电极对多硫电解质具有更高的催化活性, 所组装的CdS/CdSe量子点敏化太阳电池具有更优的光伏性能.     

三种CuS对电极的制备及其对量子点敏化太阳能电池光电性能的影响

近几年,量子点敏化太阳能电池因其具有低成本、易合成、高的光电转换效率等优点而广受关注. 半导体金属硫化物具有良好的物理和化学性质,被广泛应用于各个领域,其中,铜硫化物凭借其优异的电化学催化活性,而成为量子点敏化太阳能电池良好的对电极材料. 本文通过3种不同的方法在FTO表面生长CuS纳米阵列（依次记为CuS-1、CuS-2、CuS-3）,并对样品进行晶相表征、表面形貌分析、电化学性能测试以及相应量子点敏化太阳能电池器件组装,最终发现CuS-3样品具有最优的光电性能.     

花状硫化铜的合成及其光电催化性能

通过硫化介孔Cu_2O微球得到花状Cu_xS纳米催化材料,并采用丝网印刷法制备出Cu_xS/FTO对电极。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等表征手段对所得材料的结构和形貌进行了探究,同时系统考察了溶液浓度、硫化时间、催化剂印刷层数对Cu_xS/FTO电极的催化性能影响和所组装量子点敏化太阳电池的光电转换效率,其中基于Zn-Cu-In-Se量子点敏化的电池转换效率达8.80%,表现出花状Cu_xS优异的光电催化性能。     

双面进光太阳能电池透明对电极研究进展

近年来,太阳能电池（包括染料敏化、量子点敏化及钙钛矿太阳能电池）因其成本低、质量轻、效率高受到研究人员的广泛关注.双面进光太阳能电池是太阳光能通过光阳极以及透明对电极同时入射的器件,是近年来扩宽太阳能电池光利用率及能效以达到提高器件光电性能的主要手段,其中透明对电极的性能直接影响器件的背面进光效率,因此研究对电极对提高双面进光太阳能电池光电转化效率十分必要.本文针对传统对电极透光性低,成本高,光利用率低等问题,与双面进光的高光电转换效率以及低成本等特点对比,综合分析了透明对电极材料的选择及界面修饰改性等对双面进光染料敏化、量子点敏化及钙钛矿太阳能电池光电性能的影响及其应用前景.     

CdTe/CdS共敏化TiO2电极材料的制备与光电性能

将电沉积法和化学浴沉积法结合,分别将CdTe和CdS量子点纳米晶材料引入到TiO_2纳米管阵列上制备CdTe/CdS量子点共敏化TiO_2光电极。利用扫描电镜、X射线衍射和X射线能量色散光谱等测试手段对所得样品的形貌、晶型和组分进行表征。在模拟太阳光照射条件下,通过电化学工作站测试其光电化学性能。研究结果表明,相对于单一量子点敏化CdS/TiO_2和CdTe/TiO_2光电极而言,共敏化CdTe/CdS/TiO_2光电极表现出更好的光电转化性能,短路电流密度和光电转换效率分别可以达到3.1 m A·cm~(-2)和1.85%。此外,采用电化学阻抗测试技术对材料性能提升的原因进行深入的探究。     

量子点敏化太阳能电池对电极研究进展

对电极(CE)是量子点敏化太阳能电池(QDSSCs)的重要组成部分之一,改进对电极的综合性能是提高QDSSCs能量转换效率(PCE)的有效手段。本文简要介绍了对电极应具备的性能,并按不同材料的使用,分类阐述了金属、导电聚合物、碳、无机金属化合物以及它们的复合材料对电极的制备方法和研究进展。其中,以铜、钴、铅的硫化物等为主的无机金属化合物对电极催化活性高,成本低,研究最为广泛;导电聚合物、新型碳材料以及各类复合材料对电极也因其各自的优势在量子点敏化太阳能电池中的研究越来越成熟。     

CdS量子点敏化ZnO纳米棒阵列电极的制备和光电化学性能

采用连续式离子层吸附与反应法制备了CdS量子点敏化的ZnO纳米棒电极.应用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)对CdS量子点/ZnO纳米棒电极的形貌、晶型和颗粒尺寸进行了分析和表征;采用光电流-电位曲线和光电流谱研究了不同CdS循环沉积次数及不同沉积浓度对复合电极的光电性能影响.结果表明,前驱体浓度都为0.1mol·L-1且沉积15次敏化后的ZnO纳米棒阵列电极光电性能最好.与单纯的ZnO纳米棒阵列电极和单纯的CdS量子点电极相比,其光电转换效率显著提高,单色光光子-电流转换效率(IPCE)在380nm处达到76%.这是因为CdS量子点可以拓宽光的吸收到可见光区,并且在所形成的界面上光生载流子更容易分离.荧光光谱实验进一步说明了光电增强的原因是,两者间形成的界面中表面态大大减少,有利于减少光生电子和空穴的复合.     

CulnS2量子点敏化太阳能电池中尺寸依赖的电子注入和光电性质

研究了CulnS2(CIS)量子点敏化太阳能电池(QDSSCs)的电子注入和器件性能与粒子尺寸之间的依赖关系.首先合成了不同尺寸的CulnS2量子点(QDs),制备了CulnS2量子点敏化的TiO2薄膜,并组装了量子点敏化太阳能电池.通过循环伏安法确定了CulnS2量子点的能级位置.采用时间分辨荧光光谱分析测量了CulnS2量子点到TiO2薄膜的电子转移速率和效率.结果发现,随着粒子尺寸从4.0 nm减小到2.5nm,电子注入速率略微增加而电子注入效率减小,同时量子点敏化太阳能电池的开路电压基本不变,而光电转换效率、短路电流和填充因子(FF)均减小.上述研究结果表明量子点敏化太阳能电池性能的优化可以通过改变量子点的尺寸来实现.     

CuInS_2量子点敏化太阳能电池中尺寸依赖的电子注入和光电性质

研究了CuInS2(CIS)量子点敏化太阳能电池(QDSSCs)的电子注入和器件性能与粒子尺寸之间的依赖关系.首先合成了不同尺寸的CuInS2量子点(QDs),制备了CuInS2量子点敏化的TiO2薄膜,并组装了量子点敏化太阳能电池.通过循环伏安法确定了CuInS2量子点的能级位置.采用时间分辨荧光光谱分析测量了CuInS2量子点到TiO2薄膜的电子转移速率和效率.结果发现,随着粒子尺寸从4.0 nm减小到2.5 nm,电子注入速率略微增加而电子注入效率减小,同时量子点敏化太阳能电池的开路电压基本不变,而光电转换效率、短路电流和填充因子(FF)均减小.上述研究结果表明量子点敏化太阳能电池性能的优化可以通过改变量子点的尺寸来实现.     

Influence of highly efficient PbS counter electrode on photovoltaic performance of CdSe quantum dots-sensitized solar cells

PbS electrode with high catalytic activity to S_n ^2? reduction certificated by the measurements of electrochemical impedance spectroscopy and cyclic voltammetry was prepared by a simple method. The high catalytic activity makes it be a low-cost alternative counter electrode to platinum (Pt) to be used in quantum dots-sensitized solar cells (QDSSCs) based on polysulfide electrolyte. The photovoltaic performance enhancement of the quantum dots (QDs)-sensitized semiconductor thin films due to the PbS counter electrode was evaluated by fabricating QDSSCs based on CdSe QDs-sensitized ZnO (SnO₂) thin film. CdSe QDs-sensitized ZnO thin film has the lower internal total series resistance and electron transmission time, the higher electron lifetime and electron collection efficiency than the CdSe QDs-sensitized SnO₂ thin film. Replacing the Pt counter electrode with the PbS counter electrode leads to more improvement on the short circuit photocurrent density for QDSSC based on the ZnO thin film than the SnO₂ thin film. Therefore, the process to limit the photovoltaic performance of CdSe QDs-sensitized solar cell and the possible way to improve the photovoltaic performance were analyzed.     

A flexible photoelectrode for CdS/CdSe quantum dot-sensitized solar cells (QDSSCs)

We, for the first time, prepared a flexible photoelectrode for CdS/CdSe quantum dot-sensitized solar cells (QDSSCs). A power conversion efficiency of 3.47% was achieved under AM 1.5G illumination for a sandwich type QDSSC consisting of this flexible photoelectrode, Cu(2)S counter electrode and polysulfide electrolyte between the electrodes.     

Metal chalcogenide complex-mediated fabrication of Cu2S film as counter electrode in quantum dot sensitized solar cells

Cu2S film onto FTO glass substrate was obtained to function as counter electrode for polysulfide redox reactions in CdS/CdSe co-sensitized solar cells by sintering after spraying a metal chalcogenide complex, N4H9Cu7S4 solution. Relative to Pt counter electrode, the Cu2S counter electrode provides greater electrocatalytic activity and lower charge transfer resistance. The prepared Cu2S counter electrode represented nanoflower-like porous film which was composed of Cu2S nanosheets on FTO and had a higher surface area and lower sheet resistance than that of sulfided brass Cu2S counter electrode. An energy conversion efficiency of 3.62% was achieved using the metal chalcogenide complex-mediated fabricated Cu2S counter electrode for CdS/CdSe co-sensitized solar cells under 1 sun, AM 1.5 illumination.     

电沉积CdTe多晶薄膜光电化学电池的初步研究

采用电沉积工艺,在黄铜衬底上阴极电沉积多晶CdTe薄膜,并用它作为光电极,Cu₂S作为对电极,多硫氧化还原体系Na₂S+NaOH+S溶液为电解液制作光电化学电池,测量电池的J_sc、V_oc和I～V特性曲线并计算了效率和填充因子F_F,对影响电池效率的几种因素作了关联和讨论。     

碳纳米管负载Ni2P作为染料敏化太阳能电池对电极的性能研究

本文以碳纳米管(CNTs)与Ni2P纳米晶制备CNTs-Ni2P复合材料,首次研究其染料敏化太阳能电池(DSSCs)的光阴极材料性能.使用X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)测定材料结构,观察材料形貌.结果表明,复合材料由碳纳米管和六方结构的磷化镍构成,无其它磷化物杂相,磷化镍纳米晶(约10 nm)分散于CNTs表面.交流阻抗(EIS)测试显示,与CNTs和Ni2P对电极相比,CNTs-Ni2P对电极的电荷转移电阻和扩散阻抗较低,接近Pt-FTO对电极水平.CNTs-Ni2P对电极的DSSCs光电流达12.9 mA·cm-2,能量转化效率达5.6%,接近Pt-FTO对电极的DSSCs能量转化效率(5.9%).这归因于高电催化活性的磷化镍纳米晶与高电导CNTs的协同效应.     

CoS制备方法研究及在染料敏化电池中应用

通过简单的气-固反应法在氟掺杂的氧化锡导电玻璃(FTO)上成功制备了CoS对电极,并通过优化工艺,进一步确认了制备CoS的最佳浓度。通过扫面电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱、X射线光电子能谱(XPS)、电化学阻抗谱(EIS)、循环伏安测试(CV)、Tafel极化曲线以及光电流密度-电压特性曲线(J-V)分别研究了其表面形貌、物质结构、电催化性能和光电性能。结果表明20%浓度制备的CoS对电极具有较高的电催化活性,在一个标准太阳光照条件下(100mW.cm_-2),其光电转换效率(PCE)是7.81%,短路电流密度(J_sc)是17.3 mA.cm_?2,开路电压(V_oc)是0.74 V,填充因子(FF)是0.61,显示出与Pt对电极(7.97%)相比拟的性能。说明通过这种气-固反应法采用浓度为20%醋酸钴溶液制备的CoS薄膜具有高催化性、低成本的优点,可代替Pt作为染料敏化电池对电极。、关键词用黑体,及关键词内容用宋体。     

Theoretical design and experimental synthesis of counter electrode for dye-sensitized solar cells: Amino-functionalized graphene

For some specific catalytic reaction, how to construct active sites on two dimensional materials is of great scientific significance. Dye-sensitized solar cells(DSCs) can be viewed as one representative photovoltaics because in which liquid electrolyte with triiodide/iodide(I_3~-/I~-) as redox couples are involved. In this study, amino-functionalized graphene(AFG) has been designed according to theoretically analyzing iodine reduction reaction(IRR) processes and rationally screening the volcanic plot. Then, such AFG has been successfully synthesized by a simple hydrothermal method and shows high electrocatalytic activity towards IRR when serving as counter electrode in DSCs. Finally, a high conversion efficiency of 7.39% by AFG-based DSCs was obtained, which is close to that using Pt as counter electrode.     

Electrophoretic Deposition of a Reduced Graphene–Au Nanoparticle Composite Film as Counter Electrode for CdS Quantum Dot‐Sensitized Solar Cells

A reduced graphene (RG)‐Au nanoparticle composite film is successfully fabricated by electrophoretic deposition and used as counter electrode for quantum dot‐sensitized solar cells. The RG‐Au composite is prepared by one‐step microwave‐assisted reduction of chloroaurate in alkaline solution with graphite oxide dispersion. Under one sun illumination (AM 1.5 G, 100 mW cm^?2), the cell with a RG‐Au counter electrode shows an energy conversion efficiency of 1.36 %, which is higher than those of cells employing conventional Pt or Au counter electrodes, due to the superior combination of highly catalytic Au nanoparticles and the conductive graphene network structure.     

附着性能优异的碳对电极的制备及其在染料敏化太阳能电池中的应用

通过引入一种低成本商业导电碳浆(CC)作为粘结剂, 以色素碳黑(Cb)作为催化材料, 成功制备了Cb-CC对电极. 着重解决传统碳对电极的主要问题, 即碳与导电基底的附着力问题. 附着力测试结果表明: CC的引入改善了Cb与导电基板之间的附着力, 同时增强了碳对电极的导电性和稳定性. 扫描电镜(SEM)结果显示, CC与Cb混合后, 碳膜的多孔结构依然存在, 即这种对电极能同时增加导电性和催化活性. 采用循环伏安(CV)和电化学阻抗谱(EIS)对Cb-CC对电极的催化活性进行了研究. 光电性能测试结果表明, 基于Cb-CC染料敏化太阳能电池(DSSC)的能量转换效率达到了6.54%, 进一步优化后, 当Cb和CC的质量比为23:77 时效果最佳, 达到最高效率6.81%. 此外, 基于Cb-CC的DSSC长期稳定性测试结果表明, 700 h后各项光电参数无明显下降. 该实验成果为增强整体电池的稳定性和促进低成本DSSC产业化奠定了基础.