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纳米杂化金-硫化铜铟（Au-CuInS?）纳米晶体中的双激子解离动力学

DOI：10.1021/acs.jpcc.8b09261 期刊：The Journal of Physical Chemistry C 出版年份：2018 更新时间：2025-09-23 15:21:21
摘要： 从半导体量子点中实现多激子捕获已成为提高量子点敏化太阳能电池(QDSC)效率的新途径。迄今为止，金属-半导体纳米杂化体系中的多激子解离与提升QDSC光电转换效率(PCE)之间的关系尚未被探讨。本研究通过时间分辨光致发光和超快瞬态吸收技术，详细研究了硫化铜铟(CuInS2，简称CIS)及金-CIS纳米杂化体中的双激子解离动力学。超快瞬态吸收结果表明：CIS纳米晶中形成的双激子在金-CIS纳米杂化体中能高效解离。在高激光能量密度下测得最大多激子解离(MED)效率约为80%，而在低能量密度下可达100%。激子解离前，电子会从CIS纳米晶导带被杂化体中的金纳米颗粒捕获——该能量高于金的费米能级。我们通过实验证明了多电子解离的可行性，这为提升QDSSCs效率提供了新思路：在相同条件下，金-CIS纳米杂化体的光电转换效率(PCE)高达2.49%，而纯CIS纳米晶仅为~1.06%。该发现为利用金属-半导体纳米杂化体系中的多激子产生与提取原理，设计开发高效太阳能电池及光电器件提供了有效途径。
作者： Somen Mondal，Radhamanohar Aepuru，Jayanta Dana，Nandan Ghorai，Hirendra N. Ghosh
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究纳米杂化Au-CuInS2纳米晶体中的双激子解离动力学及其对量子点敏化太阳能电池功率转换效率的影响。

研究成果

该研究表明，金-碘化亚铜（Au-CIS）纳米杂化材料能有效解离双激子，从而显著提升量子点敏化太阳能电池的功率转换效率。这一发现为通过设计金属-半导体纳米杂化体系来提高太阳能电池效率提供了可行途径。

研究不足

该研究未探究金-铜铟硒纳米杂化材料在实际工作条件下的长期稳定性。此外，尽管所实现的功率转换效率有所提升，但与其他太阳能电池技术相比仍处于较低水平。

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