项目名称: 基于一维有序TiO2纳米阵列的全无机耗尽体相异质结量子点太阳能电池的结构构筑和性能研究

项目编号: No.61306016

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2014

项目学科: 无线电电子学、电信技术

项目作者: 周正基

作者单位: 河南大学

项目金额: 25万元

中文摘要: 胶体量子点具有类似溶液的可操作性,禁带宽度的可调性以及具有潜在应用价值的多激子激发效应,这些都使量子点在太阳能电池领域显示出巨大的应用潜力。然而在目前的胶体量子点太阳能电池中,普遍存在着一个光子吸收长度远远大于载流子扩散长度的问题,致使光伏器件中光子吸收效率和电荷收集效率互相制约。本项目提出在生长位点和水热反应参数的双重限制和调控作用下,直接在FTO导电基底上制备密度、长短和粗细可控的一维有序单晶TiO2纳米阵列;并在此阵列结构表面沉积无机配体修饰的CuInS2量子点,构筑耗尽体相异质结构的光伏器件。利用一维有序单晶TiO2纳米阵列电极快速的电荷输运能力;无机配体修饰的全无机CuInS2量子点较高的光吸收率和电荷迁移率;以及三维耗尽区体相异质结构高效的激子分离效率;在三者协同作用下,实现器件对光的充分吸收和光生载流子的高效分离和传输,从而解决制约量子点太阳能电池效率提高的掣肘。

中文关键词: 胶体量子点;太阳能电池;耗尽体相异质结;一维纳米阵列;全无机

英文摘要: Colloidal quantum dots (CQDs) combine solution-phase synthesis and processing with attractive size-dependent bandgap tuning and potentially valuable multiple excition generation (MEG), they have therefore shown great promise in solar cells. Nevertheless, there still exists a problem that the optical absorption length considerably exceeds the exciton diffusion length in existing CQD solar cells, leading to an absorption-extraction compromise. The present project is proposed to design ordered one-dimensional (1D) single-crystalline TiO2 nano arrays directly on FTO substrate with controllable density, length and diameter, modulated by the restriction of growth site and hydrothermal parameters. The nanostructured TiO2 electrodes were used to construct depleted bulk heterojunction (DBH) CQD solar cells by incorporating of inorganic ligand capped CuInS2 QDs. Combining the advantage of superior charge transport of ordered 1D TiO2 arrays and excellent light absorption and charge transfer rate of surfactant-free CuInS2 QD, as well as efficient exciton separation of three-dimensionally-configured DBH architecture, it is expected to overcome the trade-off between exciton diffusion length and optical absorption length, enabling increased efficiency of photon absorption and photogenerated charge extraction in CQD devices.

英文关键词: colloidal quantum dots;solar cells;depleted bulk heterojunction;1D nano array;all-inorganic

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