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碳@碲纳米结构锚定于硅纳米线骨架上，实现前所未有的液体结太阳能电池性能

DOI：10.1021/acsami.9b17573 期刊：ACS Applied Materials & Interfaces 出版年份：2019 更新时间：2025-09-12 10:27:22
摘要： 硅纳米线（SiNW）阵列提供了诸多令人振奋的应用前景，既能通过最大化太阳光谱利用率来提升高性能液结太阳能电池（LJSCs）的性能，又有望在未来成为微型超级电容器。与先前报道的采用Pt或Au等电子导电纳米颗粒实现高效能的硅基LJSC研究形成鲜明对比，本研究致力于将成本较低、具有空穴传导性和光响应性的碳包覆碲纳米棒（C@TeNRs）锚定在SiNW上，以追求卓越的太阳能电池性能。采用SiNWs/Br?、Br2/碳布结构的硅纳米线液结太阳能电池（对照电池）实现了4.8%的功率转换效率（PCE）。进一步通过电泳法沿SiNW长度方向锚定C@TeNRs后，基于C@TeNRs@SiNWs/Br?、Br2/碳布的液结太阳能电池获得了约11.6%的PCE。该电池中C@Te的多功能性得以凸显：（1）C@Te的p型（空穴）传导特性通过快速收集SiNW中的空穴实现高效电荷分离（并抑制复合）；（2）C@TeNRs本身具有光响应性可增强光吸收；（3）碳包覆层能防止酸性电解质对SiNW和碲核的化学腐蚀及光氧化，从而延长电池使用寿命。该液结太阳能电池还可作为高效独立储能器件，在1 mA cm?2电流密度下展现出1605 μF cm?2的优异面比电容。本研究揭示了C@TeNRs对调控硅基液结太阳能电池性能的关键作用。
作者： Ankita Kolay，Debanjan Maity，Partha Ghosal，Melepurath Deepa
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

通过将相对廉价、具有空穴传导性和光响应性的碳包覆碲纳米棒（C@TeNRs）与硅纳米线（SiNWs）结合，以实现卓越的太阳能电池性能。

研究成果

该研究成功证明了C@TeNRs在提升硅纳米线基液态结太阳能电池性能中的关键作用，实现了11.59%的卓越光电转换效率。C@TeNRs@SiNWs/Br?/Br3?/C-fabric电池还展现出优异的储能参数，表明其兼具太阳能收集器和微型超级电容器双重功能。

研究不足

这些限制包括半导体表面暴露于酸性电解质导致光腐蚀、光诱导离子交换以及干扰性表面态。研究还指出，需要抑制这些限制因素以实现更高的太阳能转换效率。

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