采用预先制备量子点为敏化剂的高效CdSe量子点敏化太阳能电池

摘要

虽然高质量量子点(QDs)可以通过成熟的有机金属合成法获得,但是在量子点敏化太阳能电池(QDSCs)中,很难将预先合成好的量子点有效地沉积到TiO2光阳极上,得到的TiO2表面覆盖度很低,因此采用预先合成量了点为敏化剂的QDSCs 光电转换效率大多低于2％.在本文中,采用预先合成的量了点为敏化剂,通过配体交换的方式发展了一种高效的将CdSe量子点沉积到TiO2介孔薄膜上的方法,所得剑的CdSe敏化太阳能电池的光电转换效率最高可达5.4％.采用非原位配体交换方法,将最初的以油胺为配体的油溶性CdSe量子点转换为巯基丙酸(MPA)为配体的水溶性CdSe量子点,然后将MPA包裹的CdSe量子点通过浸泡吸附在TiO2电极上,这种沉积方式大大缩短了CdSe的沉积时间,在两个小时之内就可以达到吸附饱和,得到得CdSe在TiO2上的覆盖率高达34％,远高于之前文献报道.EDS所表征的TiO2膜不同深度上的Cd/Ti元素比几乎一样,证明了这种沉积方式的均匀性.采用了荧光衰减曲线和IPCE测试手段表征了电子从CdSe量子点到TiO2的注入效率,用电化学阻抗(EIS)表征了电子复合过程.这种采用了预制备高质量量子点为敏化剂,并且通过高效的沉积方式来获得高的覆盖率的QDSCs,在一个标准太阳光下的光电转换效率达到了空前的5.4％(Jsc=16.96 mA cm-2.Voc=0.56V,FF=0.57).这是目前为止所获得的最高的CdSe QDSCs光电转换效率,也是采用预先合成量子点为敏化剂的QDSCs中的最高值.