高校在量子點(diǎn)敏化太陽能電池研究取得新進(jìn)展
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發(fā)布日期：2016-06-21
核心提示：
隨著世界經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對能源的需求量與日俱增，化石能源作為不可再生能源，已無法滿足全球的能源消耗
隨著世界經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對能源的需求量與日俱增，化石能源作為不可再生能源，已無法滿足全球的能源消耗。因而，尋求可高效利用并且對環(huán)境友好的可再生能源是世界各國的共同目標(biāo)。量子點(diǎn)敏化太陽能電池(QDSSCs)是被廣泛認(rèn)為具有重要應(yīng)用前景的新型太陽能電池之一。但目前其光電轉(zhuǎn)化效率仍不能達(dá)到商業(yè)要求，因此如何進(jìn)一步提高其光電轉(zhuǎn)換效率成為當(dāng)前QDSSCs研究的重要課題。近年來研究發(fā)現(xiàn)，界面緩沖層修飾對提高QDSSCs光電轉(zhuǎn)化效率起著關(guān)鍵作用。由于QDSSCs吸光后，電子和空穴的分離發(fā)生不僅發(fā)生在量子點(diǎn)自身，還發(fā)生在緩沖層與光陽極的界面。所以QDSSCs的性能表現(xiàn)不僅依賴于量子點(diǎn)自身的電子能級結(jié)構(gòu)，同時還依賴于緩沖層和光陽極界面的電子能級結(jié)構(gòu)。所以對緩沖層與光陽極界面性質(zhì)的深入研究和微觀認(rèn)識非常重要。
最近北大新材料學(xué)院的潘鋒教授團(tuán)隊(duì)與中國科學(xué)院化學(xué)研究所林原教授團(tuán)隊(duì)合作，通過第一性原理和實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，TiO2/CdS/CdSe QDSSCs的光電轉(zhuǎn)化性能可以通過液相原子層技術(shù)調(diào)控CdS緩沖層的原子層數(shù)來實(shí)現(xiàn)，最高效率能達(dá)到6%，接近該體系目前最高水平(6.01%)。他們發(fā)現(xiàn)隨著CdS層數(shù)的增加，一方面CdS的帶隙減小，CdS的導(dǎo)帶底向下移動；另一方面，TiO2/CdS界面偶極作用增強(qiáng)，更多電子注入TiO2，導(dǎo)致TiO2的導(dǎo)帶底向上移動，從而導(dǎo)致界面處各自的能級發(fā)生重排。因此，QDSSCs的開路電壓和短路電流可以通過調(diào)控緩沖層的層數(shù)實(shí)現(xiàn)。這些發(fā)現(xiàn)將為以后如何優(yōu)化緩沖層的界面性質(zhì)來提高QDSSCs的表現(xiàn)性能提供重要的線索和指導(dǎo)。該工作近期發(fā)表在國際著名期刊Chemical Communications發(fā)表（DOI: 10.1039/C6CC01664B），北大新材料學(xué)院的張丙凱、鄭家新以及中科院化學(xué)所李曉寧博士是文章的共同第一作者。潘鋒教授和林原教授是共同通訊作者。