基于上转化材料掺杂TiO_2纳米棒的钙钛矿太阳能电池研究

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• 论文作者：张恒 ; 吕彦奇 ; 郭义 ; 陈欢欢 ; 朱文焘 ; 杨甲伟 ; 周幸福
• 年：2017
• 作者机构：南京工业大学化工学院材料化学工程国家重点实验室;
• 论文关键词：TiO2纳米棒 ; 上转化掺杂 ; 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：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：814k
• 原文格式：D
• 会议级别：全国

摘要

近年来,钙钛矿太阳能电池受到广泛关注,钙钛矿半导体作为太阳能电池的吸光材料,带隙约为1.55eV,可以吸收整个可见光谱内的光子。太阳光光谱中有超过一半的红外光(54.3%),但钙钛矿太阳能电池无法充分利用这段光谱。因此,将红外光转化为钙钛矿吸收的可见光,具有重要意义。我们团队通过水热法成功制备了上转化材料Yb~(3+),Er~(3+)掺杂的TiO_2纳米棒阵列,并且用作负载钙钛矿的新型支架材料。通过微量元素掺杂使得TiO_2晶格结构改变,(110)晶面比例下降,形貌呈现尖锥状。由于Yb~(3+),Er~(3+)元素的掺入,TiO_2纳米棒的禁带宽度从3.0 eV提高到3.03 eV,同时平带电位负移,改善了钙钛矿的电子注入效率。同时,Yb~(3+),Er~(3+)掺杂的TiO_2纳米棒薄膜在红外光灯照射下呈现较强的绿色发光,这有利于增强钙钛矿的激发,进而提高了器件的光谱利用率。在此基础上,我们还将上转化器件置于800-1100nm波段范围内测试,可喜的是获得了0.1%的光电转换效率,然而,未掺杂的钙钛矿器件无响应。在标准测试下,对比未掺杂的器件,基于上转化掺杂TiO_2纳米棒的器件获得了更高的电流密度20.91 mA/cm~2和10.02%的光电转换效率。

引文

[1]YM.Li,Y.Guo,YH.Li,XF.Zhou,Electrochim.Acta,2016,200,29-36.
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    [3]X.Zhang,ZQ.Bao,XY.Tao,HX,Sun,W.Chen,XF.Zhou,RSC Adv.,4,64001-64005.