CdSe/ZnS量子点敏化太阳能电池电子注入与光伏性能表征

郭旭东 马蓓蓓 王立铎 高瑞 董豪鹏 邱勇

引用本文: 郭旭东, 马蓓蓓, 王立铎, 高瑞, 董豪鹏, 邱勇. CdSe/ZnS量子点敏化太阳能电池电子注入与光伏性能表征[J]. 物理化学学报, 2013, 29(06): 1240-1246. doi: 10.3866/PKU.WHXB201303261 shu
Citation:  GUO Xu-Dong, Ma Bei-Bei, WANG Li-Duo, GAO Rui, DONG Hao-Peng, QIU Yong. Electron Injection and Photovoltaic Properties in CdSe/ZnS Quantum Dot Sensitized Solar Cells[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2013, 29(06): 1240-1246. doi: 10.3866/PKU.WHXB201303261 shu

CdSe/ZnS量子点敏化太阳能电池电子注入与光伏性能表征

  • 基金项目:

    国家自然科学基金(51273104) (51273104)

    国家重点基础研究发展规划项目(973)(2009CB930602)资助 (973)(2009CB930602)

摘要:

合成了CdSe/ZnS核壳结构量子点(QDs), 将其作为光敏剂吸附在TiO2纳米晶薄膜上, 组装成量子点敏化太阳能电池(QDSSCs), 从电子注入速率和电池性能两方面对QDSSCs进行了表征. 为了定量研究ZnS层包覆对电子注入的影响, 运用飞秒瞬态光谱技术, 测试了包覆ZnS前后, CdSe-TiO2体系的电子注入速率. 实验测得ZnS包覆前后电子注入速率分别为7.14×1011s-1和2.38×10-11s-1, 可以看出包覆后电子注入速率明显降低, 仅为包覆前的1/3. 电池器件J-V性能测试表明, ZnS作为绝缘层包覆在CdSe的表面有效提高了QDSSCs的填充因子和稳定性, 但同时也导致了效率的降低. 上述结果说明了电子注入速率的降低是导致电池电流和效率下降的重要原因, 为今后优化核壳结构QDSSCs的电流和效率提供了依据.

English

    1. [1]

      (1) O' Regan, B.; Grätzel, M. Nature 1991, 353, 737.

      (1) O' Regan, B.; Grätzel, M. Nature 1991, 353, 737.

    2. [2]

      (2) Yella, A.; Lee, H.W.; Tsao, H. N.; Yi, C. Y.; Chandiran, A. K.;Nazeeruddin, M. K.; Diau, E.W. G.; Yeh, C. Y.; Zakeeruddin, S.M.; Grätzel, M. Science 2011, 334, 629. doi: 10.1126/science.1209688(2) Yella, A.; Lee, H.W.; Tsao, H. N.; Yi, C. Y.; Chandiran, A. K.;Nazeeruddin, M. K.; Diau, E.W. G.; Yeh, C. Y.; Zakeeruddin, S.M.; Grätzel, M. Science 2011, 334, 629. doi: 10.1126/science.1209688

    3. [3]

      (3) Grätzel, M. C. R. Chim. 2006, 9, 578. doi: 10.1016/j.crci.2005.06.037(3) Grätzel, M. C. R. Chim. 2006, 9, 578. doi: 10.1016/j.crci.2005.06.037

    4. [4]

      (4) Figgemeier, E.; Hagfeldt, A. Int. J. Photoenergy 2004, 6, 127.(4) Figgemeier, E.; Hagfeldt, A. Int. J. Photoenergy 2004, 6, 127.

    5. [5]

      (5) Gao, R.; Ma, B. B.;Wang, L. D.; Shi, Y. T.; Dong, H. P.; Qiu, Y.Acta Phys. -Chim. Sin. 2011, 27, 413. [高瑞, 马蓓蓓, 王立铎, 史彦涛, 董豪鹏, 邱勇. 物理化学学报, 2011, 27, 413.]doi: 10.3866/PKU.WHXB20110234(5) Gao, R.; Ma, B. B.;Wang, L. D.; Shi, Y. T.; Dong, H. P.; Qiu, Y.Acta Phys. -Chim. Sin. 2011, 27, 413. [高瑞, 马蓓蓓, 王立铎, 史彦涛, 董豪鹏, 邱勇. 物理化学学报, 2011, 27, 413.]doi: 10.3866/PKU.WHXB20110234

    6. [6]

      (6) Gao, R.;Wang, L. D.; Geng, Y.; Ma, B. B.; Zhu, Y. F.; Dong, H.P.; Qiu, Y. J. Phys. Chem. C 2011, 115, 17986. doi: 10.1021/jp204466h(6) Gao, R.;Wang, L. D.; Geng, Y.; Ma, B. B.; Zhu, Y. F.; Dong, H.P.; Qiu, Y. J. Phys. Chem. C 2011, 115, 17986. doi: 10.1021/jp204466h

    7. [7]

      (7) Hagfeldt, A.; Boschloo, G.; Sun, L. C.; Kloo, L.; Pettersson, H.Chem. Rev. 2010, 110, 6595. doi: 10.1021/cr900356p(7) Hagfeldt, A.; Boschloo, G.; Sun, L. C.; Kloo, L.; Pettersson, H.Chem. Rev. 2010, 110, 6595. doi: 10.1021/cr900356p

    8. [8]

      (8) Sun,W. T.; Yu, Y.; Pan, H.; Gao, X. F.; Chen, Q.; Peng, L. M.J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 1124. doi: 10.1021/ja0777741(8) Sun,W. T.; Yu, Y.; Pan, H.; Gao, X. F.; Chen, Q.; Peng, L. M.J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 1124. doi: 10.1021/ja0777741

    9. [9]

      (9) Kongkanand, A.; Tvrgy, K.; Takechi, K.; Kuno, M.; Kamat, P. V.J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 4007. doi: 10.1021/ja0782706(9) Kongkanand, A.; Tvrgy, K.; Takechi, K.; Kuno, M.; Kamat, P. V.J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 4007. doi: 10.1021/ja0782706

    10. [10]

      (10) Kumar, A.; Jakhmola, A. Langmuir 2007, 23, 2915. doi: 10.1021/la0628975(10) Kumar, A.; Jakhmola, A. Langmuir 2007, 23, 2915. doi: 10.1021/la0628975

    11. [11]

      (11) Vogel, R.; Hoyer, P.;Weller, H. J. Phys. Chem. 1994, 98, 3183.doi: 10.1021/j100063a022(11) Vogel, R.; Hoyer, P.;Weller, H. J. Phys. Chem. 1994, 98, 3183.doi: 10.1021/j100063a022

    12. [12]

      (12) Santra, P. K.; Kamat, P. V. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 2508doi: 10.1021/ja211224s(12) Santra, P. K.; Kamat, P. V. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 2508doi: 10.1021/ja211224s

    13. [13]

      (13) Klimov, V. I. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 16827. doi: 10.1021/jp0615959(13) Klimov, V. I. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 16827. doi: 10.1021/jp0615959

    14. [14]

      (14) Tang, J. A.; Sargent, E. H. Adv. Mater. 2011, 23, 12. doi: 10.1002/adma.v23.1(14) Tang, J. A.; Sargent, E. H. Adv. Mater. 2011, 23, 12. doi: 10.1002/adma.v23.1

    15. [15]

      (15) Schwartz, R. J. Solar Cells 1982, 6, 17 doi: 10.1016/0379-6787(82)90015-1(15) Schwartz, R. J. Solar Cells 1982, 6, 17 doi: 10.1016/0379-6787(82)90015-1

    16. [16]

      (16) Ruumlhle, S.; Shalom, M.; Zaban, A. Chem. Phys. Chem. 2010,11, 2290. doi: 10.1002/cphc.v11:11(16) Ruumlhle, S.; Shalom, M.; Zaban, A. Chem. Phys. Chem. 2010,11, 2290. doi: 10.1002/cphc.v11:11

    17. [17]

      (17) Robel, I.; Kuno, M.; Kamat, P. V. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129,4136. doi: 10.1021/ja070099a(17) Robel, I.; Kuno, M.; Kamat, P. V. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129,4136. doi: 10.1021/ja070099a

    18. [18]

      (18) Pernik, D. R.; Tvrdy, K.; Radich, J. G.; Kamat, P. V. J. Phys. Chem. C 2011, 115, 13511. doi: 10.1021/jp203055d(18) Pernik, D. R.; Tvrdy, K.; Radich, J. G.; Kamat, P. V. J. Phys. Chem. C 2011, 115, 13511. doi: 10.1021/jp203055d

    19. [19]

      (19) Jin, S. Y.; Lian, T. Q. Nano. Lett. 2009, 9, 2448. doi: 10.1021/nl9011744(19) Jin, S. Y.; Lian, T. Q. Nano. Lett. 2009, 9, 2448. doi: 10.1021/nl9011744

    20. [20]

      (20) Zhu, H. M.; Song, N. H.; Lian, T. Q. J. Am. Chem. Soc. 2010,132, 15038. doi: 10.1021/ja106710m(20) Zhu, H. M.; Song, N. H.; Lian, T. Q. J. Am. Chem. Soc. 2010,132, 15038. doi: 10.1021/ja106710m

    21. [21]

      (21) Peng, Z. A.; Peng, X. G. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123 (1), 183.doi: 10.1021/ja003633m(21) Peng, Z. A.; Peng, X. G. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123 (1), 183.doi: 10.1021/ja003633m

    22. [22]

      (22) Brus, L. E. J. Chem. Phys. 1983, 79, 5566. doi: 10.1063/1.445676(22) Brus, L. E. J. Chem. Phys. 1983, 79, 5566. doi: 10.1063/1.445676

    23. [23]

      (23) Brus, L. E. J. Chem. Phys. 1984, 80, 4403. doi: 10.1063/1.447218(23) Brus, L. E. J. Chem. Phys. 1984, 80, 4403. doi: 10.1063/1.447218

    24. [24]

      (24) Xia, X.; Liu, Z. L.; Du, G. H.; Li, Y. B.; Ma, M. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 13414.(24) Xia, X.; Liu, Z. L.; Du, G. H.; Li, Y. B.; Ma, M. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 13414.

    25. [25]

      (25) Li, J. J.;Wang, Y. A.; Guo,W.; Keay, J. C.; Mishima, T. D.;Johnson, M. B.; Peng, X. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 12567.doi: 10.1021/ja0363563(25) Li, J. J.;Wang, Y. A.; Guo,W.; Keay, J. C.; Mishima, T. D.;Johnson, M. B.; Peng, X. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 12567.doi: 10.1021/ja0363563

    26. [26]

      (26) Zaban, A.; Ferrere, S.; Sprague, J.; Gregg, B. A. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 55.(26) Zaban, A.; Ferrere, S.; Sprague, J.; Gregg, B. A. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 55.

    27. [27]

      (27) Salant, A.; Shalom, M.; Hod, I.; Faust, A.; Zaban, A.; Banin, U.ACS Nano. 2010, 4, 5962. doi: 10.1021/nn1018208(27) Salant, A.; Shalom, M.; Hod, I.; Faust, A.; Zaban, A.; Banin, U.ACS Nano. 2010, 4, 5962. doi: 10.1021/nn1018208

    28. [28]

      (28) Young, A. G.; Green, D. P.; McQuillan, A. J. Langmuir 2008,24, 3841. doi: 10.1021/la703655v(28) Young, A. G.; Green, D. P.; McQuillan, A. J. Langmuir 2008,24, 3841. doi: 10.1021/la703655v

    29. [29]

      (29) Lee, S. C.; Chang, C. H. J. Power. Sources 2008, 185 (1), 584.doi: 10.1016/j.jpowsour.2008.07.014(29) Lee, S. C.; Chang, C. H. J. Power. Sources 2008, 185 (1), 584.doi: 10.1016/j.jpowsour.2008.07.014

    30. [30]

      (30) Greenwald, S.; Ruhle, S.; Shalom, M.; Yahav, S.; Zaban, A.Phys. Chem. Chem. Phys. 2011, 13, 19302.(30) Greenwald, S.; Ruhle, S.; Shalom, M.; Yahav, S.; Zaban, A.Phys. Chem. Chem. Phys. 2011, 13, 19302.

    31. [31]

      (31) Shum, K.;Wang,W. B.; Alfano, R. R. Phys. Rev. Lett. 1992, 68,3904. doi: 10.1103/PhysRevLett.68.3904(31) Shum, K.;Wang,W. B.; Alfano, R. R. Phys. Rev. Lett. 1992, 68,3904. doi: 10.1103/PhysRevLett.68.3904

    32. [32]

      (32) Marcus, R. A.; Sutin, N. Biophys. Acta 1985, 811, 265. doi: 10.1016/0304-4173(85)90014-X(32) Marcus, R. A.; Sutin, N. Biophys. Acta 1985, 811, 265. doi: 10.1016/0304-4173(85)90014-X

    33. [33]

      (33) Mora-Sero, I.; Gimenez, S.; Fabregat-Santia , F.; mez, R.;Shen, Q.; Toyoda, T.; Bisquert, J. Accounts Chem. Res. 2009,42, 1848. doi: 10.1021/ar900134d(33) Mora-Sero, I.; Gimenez, S.; Fabregat-Santia , F.; mez, R.;Shen, Q.; Toyoda, T.; Bisquert, J. Accounts Chem. Res. 2009,42, 1848. doi: 10.1021/ar900134d

    34. [34]

      (34) Chakrapani, V.; Baker, D.; Kamat, P. V. J. Am. Chem. Soc. 2011,133, 9607. doi: 10.1021/ja203131b

      (34) Chakrapani, V.; Baker, D.; Kamat, P. V. J. Am. Chem. Soc. 2011,133, 9607. doi: 10.1021/ja203131b

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  1179
  • 文章访问数:  1537
  • HTML全文浏览量:  67
文章相关
  • 发布日期:  2013-05-17
  • 收稿日期:  2012-12-19
  • 网络出版日期:  2013-03-26
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章