PbS量子點薄膜作緩衝層的ZnO納米桿與Cu2O薄膜異質結太陽電池

《PbS量子點薄膜作緩衝層的ZnO納米桿與Cu2O薄膜異質結太陽電池》是依託福建師範大學，由賴發春擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：PbS量子點薄膜作緩衝層的ZnO納米桿與Cu2O薄膜異質結太陽電池
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：賴發春
• 依託單位：福建師範大學

項目摘要

在ZnO納米桿、Cu2O與ZnO薄膜異質結、半導體納米顆粒以及ZnO能帶的計算等研究工作基礎上，構建以窄帶隙半導體量子點薄膜作緩衝層的ZnO納米桿與Cu2O薄膜n-i-p型異質結太陽電池。首先利用熱蒸發法在透明導電薄膜上生長ZnO納米桿，接著在納米桿上用化學溶液法製備PbS量子點薄膜，最後用電化學沉積或磁控濺射法製備Cu2O薄膜。結合第一性原理計算分析PbS量子點與ZnO納米桿之間的光誘導電荷轉移的微觀機理，研究PbS量子點的大小和結晶性能對光生載流子產生效率的影響，通過對量子點、ZnO納米桿和Cu2O薄膜特性的調控，改善異質結界面的性能，提高電池的轉換效率。由於PbS可以增強電池對太陽光的吸收，且PbS薄膜緩衝層將改善異質結界面的特性；研製的電池將具有高的開路電壓和大的短路電流，光電轉換效率達5%，具有低成本、性能穩定和使用壽命長的優點，對提升我國太陽電池的技術水平有重要的實際意義。

結題摘要

氧化亞銅太陽能電池由於轉換效率高、穩定性好、製備方法簡單等優點，被認為是最有前景的一類太陽能電池。本項目以ZnO 納米桿、Cu2O 與ZnO 薄膜異質結、半導體納米顆粒等研究工作為基礎，構建以窄帶隙半導體量子點薄膜作緩衝層的ZnO 納米桿與Cu2O 薄膜n-i-p 型異質結太陽電池。運用電化學沉積法，研究了氧化亞銅沉積電壓、沉積時間和溶液pH值對電池性能的影響，發現沉積電壓為1.0V、時間為120分鐘、溶液pH＞10時，可獲得具有 (111)優先取向的氧化亞銅薄膜，並具有較好的光電轉換效率。此外，通過熱蒸發法製備的ZnO納米桿（ZnO NWs）陣列，在其表面進一步通過化學溶液法沉積硫化鉛量子點（PbS QDs），然後套用電化學法在其表面沉積Cu2O薄膜，初步構建了ZnO NWs/ PbS QDs/Cu2O異質結太陽能電池，發現ZnO納米線經過PbS量子點修飾後開路電壓提高了11%，但是電池性能有待進一步提高。這些結果對於構建高效太陽能電池，提高光電轉換效率具有重要的指導意義。