Al掺杂对SnO_2纳米晶的能带及染料敏化太阳电池效率的影响

摘要

宽带隙二氧化锡(SnO_2)纳米晶体具有良好的物理化学稳定性和较高电子迁移率,可用于染料敏化太阳电池(DSSCs),也是DSSCs中TiO_2光阳极的重要替代品。然而,基于SnO_2光阳极的DSSC光生载流子易于复合,因此电池效率不高。故通过水热法合成了不同比例的Al掺杂SnO_2纳米晶,采用丝网印刷法制作Al掺杂SnO_2薄膜光阳极。在标准条件下(AM 1.5,100 mW/cm^2)测试电池效率,与纯SnO_2DSSCs相比,2%Al掺杂SnO_2电池的开路电压(0.6 V)、电流密度(9.61 mA/cm^2)、填充因子(61.08%)都有所提高,电池效率由1.28%提高到3.51%。研究结果表明:Al掺杂能有效调节SnO_2带隙,同时抑制光生载流子的复合,从而有效提高电池效率。