研究目的
研究通过将分级ZnO微球引入TiO2光阳极来提高CdS/CdSe量子点敏化太阳能电池的光伏转换效率。
研究成果
将分级ZnO微球引入TiO2光阳极可显著提升CdS/CdSe量子点敏化太阳能电池的光伏性能,在最佳ZMS配比20 wt%时观察到效率提升35%。这一改进归因于ZMS独特的分级结构促进了光散射增强和电荷复合减少。
研究不足
该研究的局限性在于优化ZMS质量比以实现最大效率的技术约束,以及较高ZMS浓度下可能发生的电荷复合。未来工作可探索TiO2基质中ZMS尺寸与分布的优化。
1:实验设计与方法选择:
本研究制备了分级结构氧化锌微球(ZMS),并按不同质量比(0%、10%、20%和30%)将其掺入二氧化钛光阳极中,随后利用该复合薄膜构建CdS/CdSe共敏化太阳能电池。
2:0%、10%、20%和30%)将其掺入二氧化钛光阳极中,随后利用该复合薄膜构建CdS/CdSe共敏化太阳能电池。 样品选择与数据来源:
2. 样品选择与数据来源:样品包含不同ZMS比例的TiO2/ZMS复合薄膜,通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、能谱分析(EDS)、紫外-可见吸收光谱及氮气吸附等温线进行表征。
3:实验设备与材料清单:
所用设备包括扫描电镜(JSM-7000)、透射电镜(Tecnai G2 F20)、X射线衍射仪(Rigaku-Dmax 2500)及荧光光谱仪(Edinburgh Instruments FLS920)。材料包括二氧化钛(Degussa P25)、氧化锌微球、CdS/CdSe量子点及硫化锌钝化层。
4:0)、透射电镜(Tecnai G2 F20)、X射线衍射仪(Rigaku-Dmax 2500)及荧光光谱仪(Edinburgh Instruments FLS920)。材料包括二氧化钛(Degussa P25)、氧化锌微球、CdS/CdSe量子点及硫化锌钝化层。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:将二氧化钛与ZMS、乙基纤维素及松油醇混合制成浆料,涂覆于FTO玻璃并煅烧制得TiO2/ZMS复合薄膜,经CdS/CdSe量子点敏化及硫化锌钝化层处理后组装器件。
5:数据分析方法:
通过电流-电压曲线(J-V)、入射光子-电子转换效率(IPCE)、电化学阻抗谱(EIS)及荧光衰减曲线(PL)评估太阳能电池性能。
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SEM
JSM-7000
JEOL
Characterization of the top and cross section views of TiO2/ZMS heterostructure photoelectrode
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TEM
Tecnai G2 F20
FEI
Characterization of the TiO2/ZMS heterostructure
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XRD
Rigaku-Dmax 2500
Rigaku
Analysis of the crystal structure of TiO2/ZMS films
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Fluorescence spectrometer
FLS920
Edinburgh Instruments
Measurement of photoluminescence spectra and decay curves
-
HP 4155A workstation
4155A
Hewlett-Packard
Testing of photoelectric performance
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IPCE
7-SCSpec response system
Not provided
Analysis of electron injection and charge carries lifetime
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EIS
Solartron 1260 FRA/impedance analyzer
Solartron
Study of charge transfer resistant in devices
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