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用于太阳能电池的带隙可调三元Cd<sub>x</sub>Sb<sub>2–y</sub>S<sub>3?δ</sub>纳米晶体
摘要： 我们报道了一种新型非化学计量三元金属硫化物合金半导体——Cd?Sb???S??δ纳米晶体的合成及其光伏性能，该材料通过两阶段顺序离子层吸附反应技术制备。合成的Cd?Sb???S??δ纳米晶体保持了主体Sb?S?的正交结构，其中Cd部分取代了阳离子元素Sb（x=0-0.15）。相较于主体Sb?S?，Cd?Sb???S??δ晶格发生膨胀，其晶格常数a随Cd含量x线性增加。光学与外量子效率(EQE)光谱显示，当x从0增至0.15时，Cd?Sb???S??δ带隙Eg从1.99 eV降至1.69 eV（对应波长范围625-737 nm）。采用聚碘电解质制备了液结Cd?Sb???S??δ量子点敏化太阳能电池，在1倍太阳光强下最佳电池器件获得3.72%的功率转换效率(PCE)，对应光伏参数为Jsc=15.97 mA/cm2、Voc=0.50 V、FF=46.6%。当光强降至10%太阳光时，PCE进一步提升至4.86%——这对新型光伏材料而言是可观数值。该PCE(4.86%)与Jsc(15.97 mA/cm2)显著优于主体Sb?S?材料(PCE=1.8%，Jsc=8.55 mA/cm2)。电化学阻抗谱表明ZnSe钝化层使电子寿命提升三倍。Cd?Sb???S??δ的EQE光谱在λ=350 nm处达到最大值82%，覆盖300-750 nm光谱范围（显著宽于主体Sb?S?的300-625 nm），其EQE积分电流密度Jph达11.76 mA/cm2?？傻鞔队虢?%的优异PCE表明Cd?Sb???S??δ有望成为太阳能材料候选者。
关键词： 三元金属硫化物、CdxSb2?yS3?δ纳米晶体、光伏性能、量子点敏化太阳能电池、带隙可调
更新于2025-09-12 10:27:22
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通过引入类纳米草SnO?中间层提升光捕获能力并抑制电荷复合，实现高效CdS量子点敏化太阳能电池
摘要： 量子点敏化太阳能电池(QDSSC)的性能主要受限于TiO2/量子点(QD)敏化剂/电解质界面的电荷复合。因此，阻断或抑制电荷复合是将QDSSC性能提升至新水平的关键要求。为延缓电荷复合，本文采用简便的化学浴沉积法，在TiO2表面引入SnO2纳米草(NG)中间层。该SnO2 NG中间层不仅能抑制QDSSC中的界面复合过程，还能增强光捕获能力以产生更多激子。因此，TiO2/SnO2 NG/CdS QDSSC可实现3.15%的功率转换效率，优于TiO2/CdS器件(2.16%)。电化学阻抗谱、开路电压衰减和暗电流分析证实，在TiO2与CdS QD敏化剂之间引入SnO2 NG中间层可有效抑制光阳极/电解质界面复合并延长载流子寿命。
关键词： 电荷复合、二氧化锡纳米草、光捕获、化学浴沉积、量子点敏化太阳能电池
更新于2025-09-12 10:27:22
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TiO<sub>2</sub>基量子点敏化太阳能电池阳极中Cu<sub>x</sub>Zn<sub>y</sub>Sn<sub>z</sub>S<sub>4</sub>纳米晶的原位生物矿化
摘要： CuZnSnS（CZTS）量子点（QDs）在量子点敏化太阳能电池（QDSSCs）中具有潜在应用价值；然而传统合成方法通常需要高温、昂贵前驱体及有机溶剂，这些因素阻碍了其大规模应用。本研究开发并采用了一种酶促、水相、常温条件下的合成路线，成功制备出组分控制良好的CZTS纳米晶体。该纳米颗粒合成仅需在含酶、金属氯化物与醋酸盐、以及作为封端剂和硫源的L-半胱氨酸的极简缓冲溶液中进行。除独立纳米晶体合成外，我们进一步展示了这些颗粒在预成型介孔TiO?阳极模板中的生物矿化过程——形成的纳米晶体可结合于TiO?表面。这种原位生物矿化方法促进了纳米晶体在阳极中的均匀分布，从而提升了QDSSC的性能表现。
关键词： 硫化铜锌锡、量子点敏化太阳能电池（QDSSC）、纳米晶体、绿色合成、量子点、生物矿化
更新于2025-09-12 10:27:22
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采用不同尺寸TiO?纳米晶制备的分层光阳极用于增强量子点敏化太阳能电池的光捕获
摘要： 以直径为20纳米（T20）、40纳米（T40）和60纳米（T60）的TiO?纳米晶（NCs）为起始材料，在FTO玻璃上构建了三种TiO?光阳极。同时，通过逐层沉积T20、T40和T60在FTO玻璃上制备了三层复合光阳极（T60/T40/T20/FTO/玻璃）。采用连续离子层吸附反应法（SILAR）将这四种光阳极用CdZn?.??S?.??Se?.??量子点敏化，最终制得四种量子点敏化太阳能电池（QDSSCs）。结果表明：三层复合光阳极QDSSC的效率最高，达3.95%。其短路光电流密度（Jsc）分别是T20、T40和T60基光阳极QDSSC的1.25倍、1.21倍和1.13倍。此外，随着TiO?纳米晶平均粒径从20纳米增至60纳米，Jsc从13.8 mA·cm?2提升至15.24 mA·cm?2。通过紫外-可见光谱、XRD和SEM对裸TiO?薄膜及CdZn?.??S?.??Se?.??敏化TiO?光阳极的光学性能、晶体结构和形貌进行了表征，并测量分析了QDSSCs的入射光子-电子转换效率、开路电压衰减和电化学阻抗谱，阐明了性能提升的内在机制。
关键词： 量子点敏化太阳能电池、二氧化钛纳米晶体、光捕获、CdZn0.02S0.08Se0.92量子点、光阳极
更新于2025-09-11 14:15:04
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基于羧甲基纤维素钠（NaCMC）-多硫化物的固体聚合物电解质在量子点敏化太阳能电池（QDSSCs）中的开发
摘要： 采用溶液浇铸法制备了羧甲基纤维素钠（NaCMC）薄膜。将薄膜浸泡于含4 M硫化钠（Na2S）和1 M硫（S）的优化多硫化物水系电解质中，该电解质的常温电导率为(1.46±0.02)×10?1 S·cm?1。NaCMC薄膜分别浸泡30、60、68和75秒后，浸泡68秒的薄膜展现出最高室温离子电导率(2.79±0.09)×10?? S·cm?1。基于NaCMC的多硫化物固体聚合物电解质（SPEs）的电导率-温度关系符合阿伦尼乌斯规律，其中电导率最高的SPE具有最低活化能0.38 eV。通过测定确定了SPEs的扩散离子系数（D）、离子迁移率（μ）及自由离子浓度（n）。将新开发的SPEs作为量子点敏化太阳能电池（QDSSCs）的电解质，其结构为FTO/TiO?/CdS/ZnS/SPE/Pt/FTO。在1000 W·m?2光照下，采用CMC-68 SPE的QDSSC展现出0.90%的最高光电转换效率（PCE），其短路电流（JSC）和PCE值与电子寿命及复合速率密切相关。
关键词： 固态聚合物电解质，羧甲基纤维素钠，量子点敏化太阳能电池，传输特性，多硫化物
更新于2025-09-11 14:15:04
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铜铟硫：锌硫（CIS:ZnS）合金量子点作为太阳能电池中的环保吸收剂
摘要： 对低毒性的铜铟锌硫化物（CIS:ZnS）合金量子点（QDs）进行了合成与表征，并展示了配体交换过程对提升CIS:ZnS QD敏化太阳能电池效率的作用。采用廉价的热注入法以油酸为封端配体制备了胶体CIS:ZnS QDs，通过紫外-可见吸收光谱和光致发光发射光谱分析其光学特性。通过制备两批太阳能电池分析了配体交换过程对CIS:ZnS QD基太阳能电池的影响，傅里叶变换红外光谱和热重分析证实了配体交换过程的发生。QD敏化太阳能电池采用负载CIS:ZnS QDs的二氧化钛光阳极并以硫化铜作为对电极制备，通过光伏表征方法（模拟太阳光条件下器件的电流密度-电压特性及外量子效率测量）分析了所制QD太阳能电池的光伏性能。与长链配体封端的CIS:ZnS QD敏化太阳能电池相比，经配体交换的QD负载太阳能电池显示出更高的功率转换效率。
关键词： 硫化铜铟锌、低危害量子点、配体交换、油酸、效率提升、量子点敏化太阳能电池
更新于2025-09-11 14:15:04
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硫化铜纳米晶颗粒对量子点敏化太阳能电池中多壁碳纳米管对电极的影响
摘要： 通过连续离子层吸附与反应法结合旋涂技术，将硫化铜（CuS）纳米晶颗粒沉积于氟掺杂氧化锡玻璃基底上经酸处理的多壁碳纳米管（MWCNTs）薄膜中，形成MWCNTs/CuS复合对电极（CE）。通过改变不同循环周期的CuS添加量，探讨其对量子点敏化太阳能电池（QDSCs）中MWCNTs/CuS复合CE光电性能的影响机制。采用电纺丝技术以硫化镉和硫化锌为共敏化剂制备二氧化钛光阳极，组装由光阳极、多硫化物电解质及上述CE构成的QDSCs。通过X射线衍射、透射电子显微镜和能谱仪表征证实CuS纳米晶颗粒成功附着于MWCNTs表面。利用Nyquist图、Tafel曲线和J-V曲线分析光电性能，结果表明：CuS纳米晶颗粒的引入能提升多硫化物还原速率与短路电流密度（Jsc），增强催化活性从而提高功率转换效率（PCE）。八次循环沉积CuS的MWCNTs基CE在所有样品中展现最优光电性能，Nyquist和Tafel曲线分析显示其导电性优于铂（Pt）CE。采用MWCNTs/8CuS CE的QDSCs PCE达5.186%（略低于Pt CE的5.250%），但具有更高Jsc值（18.028 mA cm?2 vs Pt CE的16.057 mA cm?2）。这种低成本且制备简单的MWCNTs/CuS复合CE比Pt CE更适合QDSCs的商业化应用。
关键词： 多壁碳纳米管、量子点敏化太阳能电池、硫化铜纳米晶颗粒、光电性能、对电极
更新于2025-09-10 09:29:36