ZnO纳米棒阵列的制备及在全固态钙钛矿敏化ZnO@TiO2核壳结构纳米棒阵列太阳能电池中的应用

详细信息    查看官网全文

• 论文作者：钟敏 ; 郭文明 ; 柴磊
• 年：2017
• 作者机构：中国计量大学材料科学与工程学院纳米材料化学制备室;
• 论文关键词：ZnO纳米棒阵列 ; ZnO@TiO2核壳结构 ; 全固态钙钛矿太阳能电池
• 会议召开时间：2017-05-27
• 会议录名称：第四届新型太阳能电池学术研讨会论文集
• 英文会议录名称：Abstract Book of the 4th Conference on New Generation Solar Cells
• 语种：中文
• 分类号：TB383.1;TM914.4
• 学会代码：ZKYQ
• 会议名称：第四届新型太阳能电池学术研讨会
• 会议地点：中国北京
• 主办单位：中国可再生能源学会光化学专业委员会
• 学会名称：中国科学院物理研究所清洁能源实验室
• 页数：1
• 文件大小：829k
• 原文格式：D
• 会议级别：全国

摘要

钙钛矿太阳能电池光阳极上的半导体材料一般多采用纳米介孔TiO_2。由于在ZnO中的电子迁移率要比在TiO_2中快100倍,ZnO会缩短在薄膜中的电子传输时间。而且ZnO的制备简单和成本低廉,因此,ZnO是替代TiO_2的可供选择的材料之一~([1])。高度垂直有序的ZnO纳米棒阵列光阳极材料可能比目前的介孔光阳极材料更有优势。原因主要有以下几点:ZnO纳米棒阵列增加了光子的散射和在电子传输层中的传输路径,增强了光的吸收;ZnO纳米棒阵列高度垂直有序,这将大大地减少在电子传输层中电荷的传输路径,有利于电子空穴对的传输和分离;与无序的介孔结构薄膜相比,ZnO纳米阵列结构薄膜的纳米孔洞具有更大的孔隙,使得钙钛矿材料更容易渗透进去。目前ZnO基钙钛矿太阳能电池的光电转换效率低于TiO_2基钙钛矿太阳能电池的光电转换效率。这主要是因为ZnO的电子注入效率较低,而且ZnO化学稳定性不足。因此,通过在ZnO表面包覆一层TiO_2薄膜,可以提高电子注入效率和ZnO的化学稳定性,提高钙钛矿活性层中电子和空穴的分离效率并且抑制了ZnO与钙钛矿材料界面上的电荷复合,因而在一定程度上可提高钙钛矿太阳能电池的转换效率~([2])。本文采用高分子软模板辅助化学水浴沉积法,系统研究了水浴反应参数(乙酸锌浓度、PH值、PVP与Zn~(2+)摩尔比和生长时间)对ZnO纳米棒阵列的形貌和光学性能的影响,并将不同水浴反应参数下制备的ZnO纳米棒阵列包覆一层TiO_2作为电子传输层,组装成全固态钙钛矿敏化的ZnO@TiO_2核壳结构纳米棒阵列太阳能电池,利用J-V曲线系统研究了水浴反应参数对光电池性能的影响。

引文

[1]J.SONG,J.BIAN,E.ZHENG,et al.Chem Lett,2015,44(5):610.
    [2]G.YANG,H.TAO,P.QIN,et al.J Mater Chem A,2016,4(11):3970-3990.