ZnS/SiO2協(xié)同包覆光陽極制備高效率Zn?Cu?In?Se量子點敏化太陽能電池

李健豪 宋 含 張爭艷 潘振曉 鐘新華

(生物基材料與能源教育部重點實驗室，華南農(nóng)業(yè)大學材料與能源學院，廣州 510642)

0 引 言

量子點敏化太陽能電池(QDSC)是以半導體納米晶(即通稱的量子點)作為吸光材料的第三代新型太陽電池。由于量子點(QD)具有高的摩爾消光系數(shù)和多激子效應等突出優(yōu)勢，QDSC有望成為一種具有強競爭力的新型太陽電池[1?4]。近年來，Ⅰ?Ⅲ?Ⅵ族量子點吸光材料以其吸光系數(shù)高、帶隙窄和不含Pb和Cd高毒性元素等突出優(yōu)勢受到了廣泛的關注[5?9]。當前，基于Ⅰ?Ⅲ?Ⅵ族量子點的 QDSC 效率已經(jīng)達到15%以上[7]，但與其理論效率44%相比還存在較大的差距。制約效率的一個重要原因是光生載流子在傳輸過程中的復合損失嚴重，導致電荷收集效率低，進而影響電池效率，尤其是開路電壓和填充因子 2 個參數(shù)[10?11]。

限制QDSC性能提升的關鍵因素是發(fā)生在界面上的電荷復合損失[12]。量子點自身存在大量的表面缺陷態(tài)，這些缺陷會成為非輻射復合中心而湮滅光生載流子。此外，量子點在TiO2膜上負載量相對較低，表面覆蓋率不足50%，這意味著TiO2表面存在大量裸露部分，這些裸露部分直接與電解液接觸，容易導致TiO2中的光生電子被電解液捕獲[13]。為了抑制電荷復合過程，最常用的方法是在量子點敏化的光陽極表面包覆薄的寬帶隙鈍化層。其中，ZnS是QDSC中最常用的表面包覆材料，其不僅可以鈍化量子點的表面缺陷態(tài)，而且還可以在光陽極與電解液界面上形成勢壘層，有效阻擋電子傳輸?shù)诫娊庖褐?。除此之外，一些寬帶隙的金屬氧化物如Al2O3和MgO等也被用于光陽極的表面鈍化層[14?17]，作用機理同樣是在光陽極表面形成勢壘，阻擋量子點或TiO2中的光生電子與電解液復合。

除了在光陽極表面進行單一鈍化層的包覆，已有研究表明通過雙鈍化層的包覆處理可以更有效抑制界面電荷復合過程。Liu等在CdS/CdSe量子點敏化的光陽極表面依次包覆ZnS、SiO2，形成ZnS/SiO2雙鈍化層，電荷收集效率得到提高，相應地將CdS/CdSe QDSC的效率從包覆單鈍化層ZnS的3.51%提高至雙鈍化層的4.91%[3]。Zhao等通過在CdSeTe量子點敏化的光陽極表面沉積ZnS/SiO2雙鈍化層，有效地抑制了光陽極界面上的電荷復合，從而使CdSeTe QDSC的效率從6.93%提升到8.21%，同時器件的穩(wěn)定性也得到顯著提高[18]。光陽極表面包覆了雙鈍化層后，TiO2和量子點與電解液直接接觸的幾率大大減少，從而降低了電子與電解液發(fā)生復合的可能性[18]。

以上研究結果表明，ZnS/SiO2雙鈍化層對于電荷復合的抑制效果比單一ZnS鈍化層更為有效，且電池器件的穩(wěn)定性進一步提高。但遺憾的是，文獻報道中使用ZnS/SiO2雙鈍化層抑制電荷復合多用于Ⅱ?Ⅵ族的Cd類量子點吸光材料體系，而對于目前電池效率更高的Ⅰ?Ⅲ?Ⅵ族量子點材料體系卻未見報道。基于這一問題，我們旨在開發(fā)適用于Ⅰ?Ⅲ?Ⅵ族量子點吸光材料體系的光陽極雙鈍化層包覆，提高基于Ⅰ?Ⅲ?Ⅵ族量子點的QDSC效率。我們采用ZnS/SiO2雙鈍化層包覆 Zn?Cu?In?Se(ZCISe)量子點敏化后的光陽極。結果表明，通過對包覆層組成結構的合理設計，ZnS/SiO2雙鈍化層在單一ZnS鈍化層的基礎上更為有效地抑制了電荷復合過程，提高了電荷收集效率，電池效率得到明顯提升。

1 實驗部分

1.1 ZCISe量子點的合成

ZCISe量子點采用本課題組之前報道的方法合成[19]。首先將1.0 mmol Zn(OAc)2·2H2O、1.0 mL 油胺(OAm)和9.0 mL十八烯(ODE)置于三口燒瓶中，在N2氣氛中加熱至130℃使Zn(OAc)2完全溶解，制備出Zn前驅體溶液。將0.5 mmol硒粉超聲溶解于0.4 mL二苯基膦(DPP)和0.5 mL OAm的混合溶液中，制備出DPP?Se前驅體溶液。

將 0.14 mmol CuI、0.20 mmol In(OAc)3、3.0 mL OAm、4.0 mL ODE和0.8 mL Zn前驅體溶液置于三頸燒瓶中，在N2保護下加熱至180℃，然后快速注入0.9 mL DPP?Se前驅體溶液，反應3 min后停止加熱，自然冷卻至室溫。將量子點溶液分散在石油醚中，加入適量乙醇直至產(chǎn)生沉淀，離心純化后獲得油溶性ZCISe量子點，重新分散于10.0 mL二氯甲烷中備用。之后用巰基丙酸(MPA)作為配體交換試劑，通過配體交換獲得MPA包覆的水溶性ZCISe量子點。最終將MPA包覆的量子點分散于2.0 mL去離子水中，滴加10.0 μL MPA，并用10%的NaOH調節(jié)溶液pH=10.0。

1.2 光陽極的制備

TiO2介孔膜是通過絲網(wǎng)印刷方法將P25漿料涂布到FTO導電玻璃上制備，具體步驟參照本課題組之前的報道[20]。移取50.0 μL上述制備的量子點水相溶液，滴加到TiO2膜上，將膜在60℃烘箱中放置2 h左右直至吸附飽和，然后依次用去離子水和乙醇沖洗膜表面殘留的量子點溶液，并用吹風機吹干，完成量子點敏化吸附過程。之后進行光陽極表面鈍化層包覆處理。首先是ZnS層的包覆，將量子點敏化的光陽極膜交替浸泡于0.1 mol·L-1Zn(OAc)2甲醇溶液和0.1 mol·L-1Na2S水溶液中，每次浸泡時間為1 min，浸泡后用去離子水和乙醇沖洗后吹干，完成一次ZnS包覆循環(huán)。通過控制不同的包覆循環(huán)次數(shù)以得到不同的ZnS包覆層厚度。包覆完ZnS層之后，將光陽極浸泡于含0.1 mol·L-1NH3·H2O的 0.01 mol·L-1正硅酸乙酯溶液(TEOS，溶劑組成為體積比5∶1的乙醇和水)中，通過TEOS的水解得到SiO2包覆層。SiO2包覆層厚度通過控制浸泡時間得以調控，最終得到ZnS/SiO2雙鈍化層修飾的量子點敏化光陽極膜。

1.3 電池的組裝

將光陽極和對電極用燕尾夾組裝在一起，在兩者之間的空隙注入10.0 μL聚硫電解液(將2.40 g Na2S·9H2O、0.32 g硫粉、0.10 g KCl溶解于5.0 mL去離子水中)，完成電池的組裝。Cu2S/黃銅片和氮摻雜介孔碳/鈦網(wǎng)(NMC/Ti)對電極參考文獻[7,21]制備。

1.4 實驗儀器與表征

UV?Vis吸收光譜由Shimadzu UV?2600紫外可見分光光度計測得。X射線光電子能譜(XPS)采用X射線光電子能譜儀(Escalab 250xi)進行測試。電池的光電轉換效率與穩(wěn)定功率輸出(SPO)在AM 1.5G標準模擬太陽光下測得，測試系統(tǒng)由Keithley 2400數(shù)字源表及配有300 W氙燈的Oriel 91160太陽光模擬器組成，光源輻照強度為100 mW·cm-2，用NREL認證的標準硅電池進行校準，電池的有效面積為0.235 cm2。透射電鏡(TEM)照片由工作電壓為200 kV的Talos F200S透射電子顯微鏡獲得。電化學阻抗譜(EIS)在Zahner Zennium電化學工作站上測得，測試在暗態(tài)下進行，擾動電壓為20 mV，掃描頻率范圍為0.1 Hz～1.0 MHz。開路電壓衰減在Zahner Zennium電化學工作站上測試，以Zahner PP211控制的白光LED作為光源，光照強度為1 000 W·m-2。

2 結果與討論

2.1 ZnS和SiO2層包覆光陽極表面

如圖1a所示，量子點敏化的光陽極制備包括量子點吸附沉積以及ZnS/SiO2鈍化層包覆2個主要過程。首先，采用熱注射法合成ZCISe量子點，通過配體交換獲得MPA包覆的水溶性ZCISe量子點。量子點吸附沉積到TiO2介孔膜表面后，采用連續(xù)離子層吸附反應法(SILAR)包覆ZnS鈍化層，通過不同的包覆循環(huán)次數(shù)得到不同厚度的ZnS層。隨后將其置于TEOS溶液中進行SiO2包覆處理，SiO2層的厚度由浸泡時間決定。為描述方便，將通過SILAR方法得到的不同厚度ZnS層簡稱為nZnS，n代表SILAR的循環(huán)次數(shù)；不同浸泡時間所獲得的SiO2層簡稱為mSiO2，mmin代表TEOS水解沉積的時間。例如將經(jīng)過3個ZnS包覆循環(huán)之后再通過TEOS水解mmin沉積SiO2層獲得的樣品簡稱為3ZnS/mSiO2。為了證明ZnS/SiO2雙鈍化層成功包覆在光陽極膜表面，我們采用了TEM進行觀測驗證。從圖1b、1c中的高分辨TEM(HRTEM)照片中可以看出，量子點與TiO2表面都顯示出均勻包覆的無定形層，證實了ZnS/SiO2層成功包覆在光陽極表面。經(jīng)過3個ZnS包覆循環(huán)后得到的ZnS層厚度約為0.5 nm，3ZnS/60SiO2層的總厚度約為1.1 nm，相應的SiO2層厚度約為0.6 nm。

圖1 (a)ZnS和SiO2薄層依次在ZCISe量子點敏化TiO2膜表面沉積示意圖;包覆3ZnS(b)和3ZnS/60SiO2(c)后的ZCISe量子點敏化TiO2膜的HRTEM照片F(xiàn)ig.1 (a)Schematic showing the sequential overcoating of ZnS and SiO2thin layers around the ZCISe QD?sensitized TiO2film electrode;HRTEM images of ZCISe QD?sensitized TiO2film electrodes overcoated by 3ZnS(b)and 3ZnS/60SiO2(c)

為了進一步證實量子點敏化光陽極表面包覆的無定型層為ZnS/SiO2，我們采用XPS對TiO2/QD、TiO2/QD/3ZnS和TiO2/QD/3ZnS/60SiO2三種最優(yōu)條件下的光陽極進行測定。圖2a是Ti2p的XPS譜圖，可以看到Ti2p的峰強度隨著ZnS和SiO2層的包覆逐漸降低。這主要是由于ZnS和SiO2層包覆后對于Ti2p信號產(chǎn)生了阻隔作用，這也證明了ZnS和SiO2層依次包覆在了光陽極表面。圖2b和2c分別是Zn2p和S2p的XPS曲線，由于ZCISe量子點中存在Zn元素，量子點表面配體MPA中存在S元素，因此TiO2/QD中也出現(xiàn)了Zn2p和S2p的信號。但Zn2p和S2p的峰強度都隨著ZnS的包覆顯著增強，證明了ZnS層包覆在了光陽極表面，而在包覆SiO2層后信號強度又出現(xiàn)了下降，表明SiO2的成功包覆阻隔了Zn2p和S2p的信號，這進一步證明了ZnS和SiO2層依次包覆在了光陽極表面。圖2d是Si2p的XPS曲線，可以看到Si2p的信號只出現(xiàn)在TiO2/QD/3ZnS/60SiO2中，這直接證明了SiO2層的存在。通過這一結果可以充分證明ZnS和SiO2層包覆在TiO2/QD光陽極表面。

圖2 TiO2/QD、TiO2/QD/3ZnS和TiO2/QD/3ZnS/60SiO2光陽極的XPS譜圖Fig.2 XPS spectra of TiO2/QD,TiO2/QD/3ZnS,and TiO2/QD/3ZnS/60SiO2 photoanodes

2.2 ZnS和SiO2層厚度優(yōu)化設計

根據(jù)文獻報道，QDSC中一般需要經(jīng)過5個ZnS包覆循環(huán)的電池效率才能夠達到最優(yōu)[4]。為了獲得本體系中最佳ZnS層厚度，我們首先研究了不同ZnS包覆循環(huán)次數(shù)對電池性能的影響。對不同ZnS包覆循環(huán)次數(shù)對應的QDSC在1個標準太陽光下進行了性能測試，每個條件測試了5個平行器件，對應的平均電池性能參數(shù)如表1所示(其中，Jsc：短路電流密度，Voc：開路電壓，F(xiàn)F：填充因子，PCE：光電轉換效率)，相應最佳性能的電池電流-電壓(J?V)曲線如圖3a所示。與文獻報道的結論相一致，5次ZnS包覆循環(huán)對應的電池光電轉換效率達到最優(yōu)，為10.07%。電池性能提高的原因是ZnS的包覆降低了量子點表面缺陷態(tài)密度，同時有效隔離了光陽極膜與電解液的直接接觸，抑制了電池中的電荷復合過程。而過厚的ZnS鈍化層會形成較厚的勢壘層，阻礙量子點產(chǎn)生的光生空穴被電解液有效捕獲，使電池效率下降。因此我們選用5次ZnS包覆循環(huán)作為單一鈍化層包覆的最優(yōu)條件，即TiO2/QD/5ZnS。根據(jù)文獻報道，含Cd量子點體系中在最優(yōu)厚度的ZnS基礎上沉積60 min的SiO2能夠進一步提高電池效率[18]。我們同樣對ZCISe量子點敏化的光陽極進行了5ZnS/60SiO2雙層包覆。但遺憾的是，如圖3b與表1所示，在Ⅰ?Ⅲ?Ⅵ族量子點吸光材料體系中，在5次ZnS包覆循環(huán)的基礎上再通過TEOS水解60 min沉積SiO2鈍化層，電池效率并沒有提升，反而有所下降?？赡艿脑蚴洽?Ⅵ族量子點與Ⅰ?Ⅲ?Ⅵ族量子點在能級結構上存在差異，因而相同的表面包覆層產(chǎn)生了不同的作用效果。因此，在Ⅰ?Ⅲ?Ⅵ族量子點材料體系中，需重新設計合適的ZnS和SiO2層厚度，使兩者能夠協(xié)調互補，實現(xiàn)更好地抑制界面電荷復合的效果。

表1 光陽極表面不同包覆處理所組裝的QDSC性能參數(shù)Table 1 Photovoltaic parameters of QDSC with different surface treatments on photoanodes

圖3 不同ZnS包覆循環(huán)次數(shù)(a)及5ZnS和5ZnS/60SiO2(b)包覆層所組裝的QDSC的J?V曲線Fig.3 J?V curves of the assembled QDSC with different cycles of ZnS layers(a),and with 5ZnS and 5ZnS/60SiO2coating layers(b)

為了探究ZnS/SiO2雙鈍化層中ZnS層的合適厚度即合適的包覆循環(huán)次數(shù)，采用控制變量法，先將包覆SiO2的時間統(tǒng)一設置為60 min，改變ZnS的包覆次數(shù)，最后根據(jù)最優(yōu)的電池性能以確定最優(yōu)的包覆ZnS條件。與前文操作一致，TiO2/QD光陽極先后浸泡在Zn2+和S2?溶液中，改變ZnS包覆循環(huán)次數(shù)。在包覆ZnS層之后，將光陽極浸泡于配制好的TEOS水溶液中60 min包覆SiO2鈍化層，從而得到目標光陽極(TiO2/QD/nZnS/60SiO2)并用于電池的組裝。每個條件下的電池器件平均性能參數(shù)如表2所示，相應性能最佳的電池的J?V曲線如圖4a所示。可以看出，在SiO2包覆時間固定的情況下，ZnS包覆循環(huán)次數(shù)對電池的性能具有重要的影響。隨著循環(huán)次數(shù)的增加，電池的效率逐漸提升且在循環(huán)次數(shù)為3時達到最高(10.95%)，與包覆單一鈍化層ZnS的最佳結果相比，電池的效率提高接近1%。然而，當ZnS的包覆循環(huán)次數(shù)超過3時，對應的電池效率逐漸下降。這一結果表明，在ZnS層厚度適中的條件下，ZnS和SiO2可以產(chǎn)生協(xié)同鈍化的效果，而過厚的ZnS層會阻礙光生空穴的提取，對電池的性能產(chǎn)生負面影響，因此在后續(xù)探究雙鈍化層的實驗中采用3次ZnS包覆循環(huán)的方案。

圖4 (a)SiO2沉積時間為60 min時不同ZnS包覆循環(huán)次數(shù)所組裝的QDSC的J?V曲線;(b)沉積不同時間的SiO2所組裝QDSC的J?V曲線Fig.4 (a)J?V curves of QDSCs with different thicknesses of ZnS layers with a fixed SiO2deposition time of 60 min;(b)J?V curves of QDSCs with different SiO2deposition times

表2 包覆不同ZnS層數(shù)的QDSC的性能參數(shù)Table 2 Performance parameters of QDSC with different ZnS cycles

在最優(yōu)ZnS包覆循環(huán)次數(shù)(3次)條件下我們進一步優(yōu)化了SiO2層包覆沉積時間，即探究TiO2/QD/3ZnS/mSiO2目標光陽極最優(yōu)的SiO2層厚度。SiO2層是由TEOS水解得到，因此可以通過改變水解時間來調整SiO2層的厚度。表3列出了不同SiO2沉積時間下QDSC的平均性能參數(shù)，圖4b為對應的J?V曲線。可以看到，SiO2層的厚度對電池性能同樣也有重要影響。隨著SiO2層沉積時間的延長，器件的光伏性能先升高后降低，并在沉積時間為60 min時器件的效率達到最高。從實驗結果中可以得出，合適厚度的ZnS層與SiO2層可以產(chǎn)生協(xié)同作用，共同抑制電池的電荷復合過程，提升電池的效率。因此，在TiO2/QD表面沉積3層ZnS后再水解沉積SiO260 min所制備的雙鈍化層為最優(yōu)的光陽極制備條件。

表3 包覆不同厚度SiO2層所組裝的QDSC的性能參數(shù)Table 3 Performance parameters of the QDSC with different thicknesses of SiO2layers

2.3 ZnS/SiO2雙鈍化層對電池性能提升的機制

從上述結果中可以看出，不同包覆條件對器件短路電流密度(Jsc)值的影響較大。為了揭示Jsc差異的原因，我們對單一ZnS包覆和ZnS/SiO2雙層包覆的2種電池進行了外量子效率(EQE)測試，結果如圖5a所示?？梢钥闯鲭p鈍化層對應電池的EQE值較單一ZnS鈍化層更高，這與圖5b中的J?V曲線所得到的短路電流結果相一致。EQE的計算公式為EQE=ηLHEφinjηcc，其中ηLHE代表光捕獲效率，φinj表示電子注入效率，ηcc是電荷收集效率。圖5c是2種光陽極膜的吸收光譜，可以看到二者在光吸收方面的差別很小，說明不同的鈍化層處理對光捕獲效率的影響較小。由于在雙鈍化層及單鈍化層體系中量子點均是直接沉積在TiO2基底的表面，電子注入效率在2個體系中不會有顯著差別，這在文獻報道中也予以了證實[18]。因此我們可以推斷，雙鈍化層對EQE值的提升效果主要歸因于對電荷收集效率的提升，這在接下來的討論中將進一步驗證。此外，為測試器件光電流輸出的穩(wěn)定性，我們進行了SPO的測試。圖5d顯示了單一鈍化層和雙鈍化層包覆的電池器件在其最大功率點的穩(wěn)態(tài)電流輸出測試，2種電池均表現(xiàn)出穩(wěn)定的光電流輸出，說明電池在連續(xù)光照下具有良好的穩(wěn)定性。

圖5 單一鈍化層和雙鈍化層包覆QDSC的(a)EQE曲線、(b)J?V曲線、(c)吸收光譜和(d)SPO曲線Fig.5 (a)EQE curves,(b)J?V curves,(c)absorption spectra,and(d)SPO curves of QDSC coated with single and double passivation layers

為了進一步驗證雙鈍化層對電荷復合的抑制作用，我們通過EIS測試表征QDSC中電子的復合動力學過程，測試了施加偏壓從-0.35到-0.65 V所對應的電池器件的EIS譜圖。采用標準擬合等效電路Rs(CμRrec)(CCERCE)對所得到的Nyquist圖進行擬合分析，其中Rs為器件串聯(lián)電阻，Cμ為光陽極/電解液界面的化學電容，Rrec為光陽極/電解液界面的復合阻抗，CCE為電解液和對電極界面的化學電容，RCE表示電解液和對電極界面的電荷傳輸阻抗。圖6a為Cμ隨偏壓變化的曲線，可以看到不同表面處理條件下所制備的器件具有相似的Cμ。在QDSC中，Cμ與TiO2的費米能級位置有關，表明不同的包覆條件對TiO2的費米能級影響較小。Rrec值的大小與電荷復合速率直接相關。Rrec值越大代表電荷復合發(fā)生的概率越小，從而可以提高光生載流子的收集效率。圖6b是Rrec隨施加偏壓變化的曲線，從圖中可以看出，ZnS/SiO2雙鈍化層相比于單一ZnS鈍化層可以明顯提高器件的Rrec值，從而有助于降低光陽極/電解液界面上的電荷復合幾率。圖6c為偏壓-0.65 V時不同處理方式所制備器件的Nyquist曲線，從圖中可以直觀地看出，基于雙鈍化層器件的復合阻抗值明顯高于單一鈍化層器件，證明了經(jīng)過雙鈍化層處理后能進一步抑制器件中的電荷復合過程，從而提升了電池性能。

圖6 不同處理條件下QDSC的電化學表征：(a)不同偏壓下的Cμ及模擬等效電路(插圖);(b)不同偏壓下的Rrec;(c)偏壓為-0.65 V時QDSC的Nyquist圖Fig.6 Electrochemistry characterization of QDSC based on different treatments：(a)dependence of Cμon the applied forward bias and the equivalent circuit(Inset);(b)dependence of Rrecon the applied forward bias;(c)Nyquist curves of QDSC at the forward bias of-0.65 V

為了進一步證實雙鈍化層可以更為有效地抑制器件中的電荷復合過程，我們對2種不同處理條件的QDSC進行了開路電壓衰減(OCVD)測試。如圖7a所示，包覆ZnS/SiO2雙鈍化層相比于包覆ZnS單一鈍化層的器件，Voc衰減速度明顯減慢。一般來說，電壓衰減的速率能夠直接反映光陽極中的光生電子與電解液的復合速率，器件電壓衰減速率越慢表示界面上電荷的復合速率越慢。此外，器件的光生電子壽命(τn)可以根據(jù)OCVD的結果來計算[9]，得到的電子壽命曲線如圖7b所示，在相同的電壓下，基于雙鈍化層的器件展現(xiàn)出更長的電子壽命，表明包覆雙鈍化層后電子被電解液捕獲的幾率顯著降低，電荷復合過程得到了明顯的抑制，從而提升了電荷的收集效率，這與EIS測試得到的結果相一致。

圖7 兩種電池的(a)開路電壓衰減曲線和(b)電子壽命曲線Fig.7 Open?circuit voltage decay(a)and calculated electron lifetime(b)curves of the two cells

根據(jù)文獻報道，以鈦網(wǎng)負載的氮摻雜介孔碳(NMC/Ti)作為對電極用于組裝QDSC可獲得更優(yōu)異的光伏性能[21]。因此，在單一ZnS鈍化層與ZnS/SiO2雙鈍化層各自最優(yōu)的條件下，我們將Cu2S/黃銅片對電極替換為NMC/Ti對電極組裝QDSC，相應的J?V曲線如圖8所示。基于雙鈍化層的QDSC獲得了13.23%(Jsc=25.80 mA·cm-2，Voc=0.789 V，F(xiàn)F=0.650)的效率，明顯高于單一ZnS鈍化層對應的12.17%(Jsc=25.14 mA·cm-2，Voc=0.753 V，F(xiàn)F=0.643)。

圖8 基于NMC/Ti對電極條件下包覆5ZnS和3ZnS/60SiO2的QDSC的J?V曲線Fig.8 J?V curves of QDSCs coated with 5ZnS and 3ZnS/60SiO2based on NMC/Ti counter electrodes

3 結 論

采用ZnS/SiO2雙鈍化層包覆的策略提升基于Ⅰ?Ⅲ?Ⅵ族量子點QDSC的光伏性能。在ZCISe量子點敏化的光陽極表面先后包覆ZnS/SiO2雙鈍化層，詳細優(yōu)化了不同鈍化層的包覆條件，最終獲得了最優(yōu)的電池性能。結果表明，經(jīng)過條件的系統(tǒng)性優(yōu)化，雙鈍化層表面包覆處理相比于傳統(tǒng)單一的ZnS表面處理能夠更有效地抑制ZCISe QDSC中的電荷復合過程，顯著提升了電荷收集效率，將最終電池效率由12.17%提高到13.23%。