基于高比表面积纳米阵列结构量子点敏化太阳能电池点和产生及传输性能研究

【作者】 彭卓寅； 陈建林； 陈荐；

【机构】 长沙理工大学；

【摘要】 量子点敏化太阳能电池具有工艺技术简单、转换效率高等优点,已成为最具产业化潜力的新型电池^{[1, 2]}。然而,量子点敏化太阳能电池的电荷传输性能依旧影响光电性能。虽然纳米阵列结构能够提升电荷传输速度,但是其光吸收性能不足,无法获得最佳的电荷产生量^[3-5]。因此,如何设计优化量子点敏化太阳能电池中的纳米阵列结构,是提升电池光电转换效率的关键因素。本研究工作通过多步阳极氧化法制备锥形竹节状TiO₂纳米管阵列薄膜,作为CuInS₂量子点敏化太阳能电池的光阳极,研究锥形竹节状TiO₂纳米管阵列结构对电池光吸收性能及电荷传输性能的影响规律。研究表明,锥形竹节状TiO₂纳米管阵列光阳极的光吸收性能显著提升,这是由于锥形竹节结构相比传统纳米管结构能够获得多次反射吸收,同时量子点的沉积量能够有效提升。此外,竹节状结构能够提升光阳极中的电荷分离效率。本工作以锥形竹节状TiO₂纳米管阵列薄膜作为光阳极,研究发现电池中的电荷传输速率得到明显提升,进而获得更高的短路电流密度,最终CuInS₂量子点敏化太阳能电池的光电转换效率从5.12%提升到6.58%,为量子点敏化太阳能电池中高效纳米阵列光阳极的开发机优化提供了方向。更多还原