合肥研究院在量子點敏化太陽能電池研究中取得進展
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發(fā)布日期：2016-07-28
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中國科學院合肥物質(zhì)科學研究院安徽光學精密機械研究所激光技術(shù)中心研究員方曉東課題組在量子點敏化太陽能電池(QDSCs)研究方面取得進展，相關(guān)研究結(jié)果
中國科學院合肥物質(zhì)科學研究院安徽光學精密機械研究所激光技術(shù)中心研究員方曉東課題組在量子點敏化太陽能電池(QDSCs)研究方面取得進展，相關(guān)研究結(jié)果以Anewprobeintothincoppersulfidecounterelectrodewiththicknessbelow100nmforquantumdot-sensitizedsolarcells為題發(fā)表在《電化學學報》雜志上(ElectrochimicaActa205(2016)45–52)。
QDSCs是具有廣闊發(fā)展前景的第三代太陽能電池，對電極作為QDSCs的重要組成部分，起到促進電荷傳輸、加速電解質(zhì)還原的作用。硫化銅(CuS)憑借其較高的電導(dǎo)率和催化活性，被廣泛地應(yīng)用于QDSCs對電極的研究。目前使用的CuS對電極厚度大多為幾百納米至幾微米，厚度低于100納米的對電極鮮有報道。降低對電極厚度具有降低成本、提高催化材料與基底的結(jié)合力等優(yōu)點，因此，在催化活性相當?shù)那疤嵯拢穸容^薄的對電極更具優(yōu)勢。
該課題組使用簡單的化學浴法制備了一系列厚度低于100nm的CuS薄膜，研究了不同前驅(qū)體溶液濃度對薄膜厚度、表面粗糙度和電阻率的影響。在此基礎(chǔ)上，將不同厚度的CuS薄膜作為對電極應(yīng)用于CdS/CdSe量子點共敏化的QDSCs，研究了它們對QDSCs的性能的影響規(guī)律，結(jié)果發(fā)現(xiàn)厚度僅為64nm左右的CuS對電極(CS2.5)組裝的QDSCs獲得了3.25%的光電轉(zhuǎn)換效率(如圖A所示)，優(yōu)于Pt對電極(1.91%)和刮涂法制備的厚度達2.8μm的CuS對電極(CS-DB，2.15%)，這也是目前報道使用如此薄的CuS對電極在QDSCs中的獲得的最高效率。電化學阻抗譜(EIS如圖B所示)、Tafel極化曲線和循環(huán)伏安曲線(CV)等電化學測試表明，這種薄CuS對電極具有更高的催化活性和穩(wěn)定性。