合肥研究院在量子點(diǎn)敏化太陽(yáng)能電池研究中取得進(jìn)展
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發(fā)布日期：2016-07-28
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中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院安徽光學(xué)精密機械研究所激光技術(shù)中心研究員方曉東課題組在量子點(diǎn)敏化太陽(yáng)能電池(QDSCs)研究方面取得進(jìn)展，相關(guān)研究結果
中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院安徽光學(xué)精密機械研究所激光技術(shù)中心研究員方曉東課題組在量子點(diǎn)敏化太陽(yáng)能電池(QDSCs)研究方面取得進(jìn)展，相關(guān)研究結果以Anewprobeintothincoppersulfidecounterelectrodewiththicknessbelow100nmforquantumdot-sensitizedsolarcells為題發(fā)表在《電化學(xué)學(xué)報》雜志上(ElectrochimicaActa205(2016)45–52)。
QDSCs是具有廣闊發(fā)展前景的第三代太陽(yáng)能電池，對電極作為QDSCs的重要組成部分，起到促進(jìn)電荷傳輸、加速電解質(zhì)還原的作用。硫化銅(CuS)憑借其較高的電導率和催化活性，被廣泛地應用于QDSCs對電極的研究。目前使用的CuS對電極厚度大多為幾百納米至幾微米，厚度低于100納米的對電極鮮有報道。降低對電極厚度具有降低成本、提高催化材料與基底的結合力等優(yōu)點(diǎn)，因此，在催化活性相當的前提下，厚度較薄的對電極更具優(yōu)勢。
該課題組使用簡(jiǎn)單的化學(xué)浴法制備了一系列厚度低于100nm的CuS薄膜，研究了不同前驅體溶液濃度對薄膜厚度、表面粗糙度和電阻率的影響。在此基礎上，將不同厚度的CuS薄膜作為對電極應用于CdS/CdSe量子點(diǎn)共敏化的QDSCs，研究了它們對QDSCs的性能的影響規律，結果發(fā)現厚度僅為64nm左右的CuS對電極(CS2.5)組裝的QDSCs獲得了3.25%的光電轉換效率(如圖A所示)，優(yōu)于Pt對電極(1.91%)和刮涂法制備的厚度達2.8μm的CuS對電極(CS-DB，2.15%)，這也是目前報道使用如此薄的CuS對電極在QDSCs中的獲得的最高效率。電化學(xué)阻抗譜(EIS如圖B所示)、Tafel極化曲線(xiàn)和循環(huán)伏安曲線(xiàn)(CV)等電化學(xué)測試表明，這種薄CuS對電極具有更高的催化活性和穩定性。