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深圳研究生院在量子点敏化太阳能电池研究取得进展
2021-10-04 00:09
本文摘要:随着世界经济的较慢发展,人们对能源的需求量与日俱增,化石能源作为不能再生能源,已无法符合全球的能源消耗。因而,谋求可高效利用并且对环境友好的可再生能源是世界各国的联合目标。量子点敏化太阳能电池(QDSSCs)是被普遍指出具备最重要应用于前景的新型太阳能电池之一。但目前其光电转化成效率仍无法超过商业拒绝,因此如何进一步提高其光电切换效率沦为当前QDSSCs研究的最重要课题。 近年来研究找到,界面缓冲器层标记对提升QDSSCs光电转化成效率起着关键作用。

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随着世界经济的较慢发展,人们对能源的需求量与日俱增,化石能源作为不能再生能源,已无法符合全球的能源消耗。因而,谋求可高效利用并且对环境友好的可再生能源是世界各国的联合目标。量子点敏化太阳能电池(QDSSCs)是被普遍指出具备最重要应用于前景的新型太阳能电池之一。但目前其光电转化成效率仍无法超过商业拒绝,因此如何进一步提高其光电切换效率沦为当前QDSSCs研究的最重要课题。

近年来研究找到,界面缓冲器层标记对提升QDSSCs光电转化成效率起着关键作用。由于QDSSCs吸光后,电子和空穴的分离出来再次发生不仅再次发生在量子点自身,还再次发生在缓冲器层与光阳极的界面。所以QDSSCs的性能展现出不仅依赖量子点自身的电子能级结构,同时还依赖缓冲器层和光阳极界面的电子能级结构。所以对缓冲器层与光阳极界面性质的深入研究和微观了解十分最重要。

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  最近北大新材料学院的潘锋教授团队与中国科学院化学研究所林原教授团队合作,通过第一性原理和实验找到,TiO2/CdS/CdSeQDSSCs的光电转化成性能可以通过液相原子层技术调控CdS缓冲器层的原子层数来构建,最低效率能超过6%,相似该体系目前最低水平(6.01%)。他们找到随着CdS层数的减少,一方面CdS的带隙增大,CdS的导带底向上移动;另一方面,TiO2/CdS界面偶极起到强化,更加多电子流经TiO2,造成TiO2的导带底向上移动,从而造成界面处各自的能级再次发生重排。

因此,QDSSCs的开路电压和短路电流可以通过调控缓冲器层的层数构建。这些找到将为以后如何优化缓冲器层的界面性质来提升QDSSCs的展现出性能获取最重要的线索和指导。

该工作近期公开发表在国际知名期刊ChemicalCommunications公开发表(DOI:10.1039/C6CC01664B),北大新材料学院的张丙凯、郑家新的以及中科院化学所李晓宁博士是文章的联合第一作者。潘锋教授和林原教授是联合通讯作者。


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