鐘新華課題組在“量子點太陽電池”領(lǐng)域取得國際領(lǐng)先水平
時間:2021-04-06 10:48:29學(xué)院:化學(xué)與分子工程學(xué)院學(xué)校:華東理工大學(xué)
日前,我?;瘜W(xué)學(xué)院鐘新華課題組在量子點敏化太陽電池(QDSC)方面的研究成果 “Core/Shell Colloidal Quantum Dot Exciplex States for the Development of Highly Efficient Quantum -Dot-Sensitized Solar Cells” 在美國化學(xué)會會志《Journal of the American Chemical Society》上發(fā)表(http://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/ja4079804)。該研究成果將此類電池的光電轉(zhuǎn)換效率刷新了國際最高水平,達到6.76%。
太陽電池(又稱光伏器件)能將太陽能直接轉(zhuǎn)換為電能,是太陽能利用最為實用的方式之一。因此,尋求低成本、高效率的光伏技術(shù)是解決目前石化能源枯竭及環(huán)境惡化的有效途徑。由于具有高的光電轉(zhuǎn)換效率、簡便的制備工藝,染料敏化太陽電池(DSC)有望逐步取代傳統(tǒng)硅基太陽電池。QDSC是用無機半導(dǎo)體量子點替代DSC中分子染料來作為光敏化劑俘獲光子(見圖1)。相較于傳統(tǒng)的分子染料,量子點敏化劑具有高吸光效率、寬吸光范圍、高穩(wěn)定性等優(yōu)點,特別是量子點具有一個光子能同時激發(fā)產(chǎn)生多個激子的可能性,這使得QDSC外量子效率可以超過100%。遺憾的是目前QDSC最高轉(zhuǎn)換效率仍明顯落后于DSC,但其迅猛的發(fā)展趨勢(最近5年內(nèi)由當初不到1%提高到目前的6-7%)預(yù)示了其光明的發(fā)展前景。
圖片說明:左圖:QDSC結(jié)構(gòu)示意圖;右圖:CdTe/CdSe type-II 核/殼結(jié)構(gòu)量子點
高效率太陽電池的開發(fā)是最終實現(xiàn)其商業(yè)應(yīng)用的最根本途徑。近兩年來,鐘新華課題組在化學(xué)學(xué)院田禾院士、花建麗教授的大力幫助下,成功借鑒他們在DSC方面深厚的積累,開發(fā)出一種高負載后合成量子點沉積技術(shù),使得預(yù)先合成的高質(zhì)量量子點在QDSC中得以應(yīng)用,為高效量子點電池開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。該課題組相繼設(shè)計合成了反轉(zhuǎn) type-I CdS/CdSe核/殼結(jié)構(gòu)量子點和CdSexTe1-x 合金量子點敏化劑,實現(xiàn)了寬光譜吸收及高效率電子注入的統(tǒng)一,分別取得了5.4% 和 6.4% 光電轉(zhuǎn)換效率,相應(yīng)成果分別發(fā)表在:ACS Nano 2013, 7, 2115-5222; ACS Nano 2012, 6, 3982 -3991; Chem. Commun. 2012, 48, 11235-11237 等期刊上。
在此研究基礎(chǔ)上,該課題組首次利用Type-II核/殼結(jié)構(gòu)量子點的復(fù)合激發(fā)態(tài)(見圖2),一方面將光吸收范圍拓寬到近紅外區(qū)域,另一方面實現(xiàn)了電子、空穴的空間分離從而利于電子注入和傳輸。結(jié)合原有的后合成量子點沉積技術(shù),最終將QDSC效率提高到了一個新的高度,同時也使得液結(jié)敏化電池具有媲美于其他復(fù)雜構(gòu)型電池的效率。
|
|
|
版權(quán)與免責聲明:本網(wǎng)頁的內(nèi)容由收集互聯(lián)網(wǎng)上公開發(fā)布的信息整理獲得。目的在于傳遞信息及分享,并不意味著贊同其觀點或證實其真實性,也不構(gòu)成其他建議。僅提供交流平臺,不為其版權(quán)負責。如涉及侵權(quán),請聯(lián)系我們及時修改或刪除。郵箱:sales@allpeptide.com