论文部分内容阅读
量子点敏化太阳电池被誉为第三代太阳电池,具有广阔的发展前景,由于具备高理论的光电转换效率和低生产成本,是近年来研究的热点课题。本文主要研究固态Pb/S/乙二硫醇量子点薄膜敏化TiO2纳米棒阵列太阳电池的制备与光伏性能。利用旋涂辅助连续离子层吸附反应(spin-coating-assistedSILAR)通过依次旋涂Pb(N03)2、Na2S、乙二硫醇溶液制备了 Pb/S/乙二硫醇量子点薄膜,系统研究了 TiO2纳米棒阵列的微结构、Pb(NO3)2和Na2S的浓度以及两者的浓度比对固态Pb/S/乙二硫醇量子点薄膜敏化Ti02纳米棒阵列的组成、微结构、晶粒大小、光学吸收以及相应太阳电池光伏性能的影响。结果表明:在水热温度为160℃,水热生长时间分别为90 min、100 min和108 min时,所得TiO2纳米棒阵列的长度、直径、面密度分别为 460nm、40nm、340μm-2,630nm、44nm、330μm-2,720nm、50nm、320μm-2。随着水热生长时间的延长,Ti02纳米棒阵列的长度和直径都增加,面密度减小。在TiO2纳米棒阵列上依次旋涂5mmol·dm-3 Pb(N03)2、5 mmol.dm-3 Na2S 和 1%的 EDT 溶液(EDT/乙醇体积比为 1/99),制备了固态Pb/S/乙二硫醇量子点薄膜敏化Ti02纳米棒阵列,所组装的相应太阳电池的光电转换效率分别是2.17%、2.96%和2.74%。保持Pb(NO3)2的浓度为5 mmol·dm-3 不变,Na2S 的浓度分别为5 mmol·dm-3、3.5mmol.dm-3、2mmol·dm-3(其中Pb(N03)2和Na2S浓度比分别为1:1、1:0.7、1:0.4),随着Na2S浓度的从5 mmol·dm-3降低到3.5 mmol·dm-3和2 mmol·dm-3,所制备的Pb/S/乙二硫醇量子点的晶粒大小从7.9 nm减小到7.1 nm和6.5 nm,其吸收开端蓝移从625 nm到587 nm和571nm,相应太阳电池的光电转换效率逐渐增加从2.68%增加到3.41%和4.51%,基于Pb(N03)2和Na2S浓度比为1:0.4时,相应太阳电池取得最佳的光电转换效率;保持Pb(N03)2和Na2S浓度比为1:0.4不变,当Pb(N03)2和Na2S的浓度从 7 mmol·dm-3、2.8 mmol·dm-3 减小到 5 mmol·dm-3、2 mmol·dm-3 和 3 mmol·dm-3、1.2 mmol·dm-3时,所制备的Pb/S/乙二硫醇量子点的晶粒大小从7.5 nm减小到6.7 nm和6.3 nm,吸收开端从580 nm减小至558nm和535 nm,相应太阳电池的光电转换效率分别为3.37%、4.39%和3.46%。基于Pb(N03)2和Na2S的浓度分别为5 mmol·dm-3和2 mmol·dm-3时,相应太阳电池取得了最佳的光电转换效率。