密度可控的TiO2纳米线束阵列合成及其在量子点敏化太阳能电池上的应用

doi:10.3724/SP.J.1077.2013.12468

无机材料学报 ›› 2013, Vol. 28 ›› Issue (06): 639-643.DOI: 10.3724/SP.J.1077.2013.12468

密度可控的TiO₂纳米线束阵列合成及其在量子点敏化太阳能电池上的应用

刘俊, 魏爱香, 张春星

(广东工业大学材料与能源学院, 广州 510006)

收稿日期:2012-07-31 修回日期:2012-10-12 出版日期:2013-06-20 网络出版日期:2013-05-20
作者简介:刘俊(1981–), 男, 博士, 讲师. E-mail: gdutliu@gdut.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金(51202037); 广东省教育部产学研合作专项基金(2011A090200003)

Synthesis of Density-controllable TiO₂ Nanowire Bundle Arrays and Their Application in Quantum Dot Sensitized Solar Cell

LIU Jun, WEI Ai-Xiang, ZHANG Chun-Xing

(School of Material and Energy, Guangdong University of Technology, Guangzhou 510006, China)

Received:2012-07-31 Revised:2012-10-12 Published:2013-06-20 Online:2013-05-20
About author:LIU Jun. E-mail: gdutliu@gdut.edu.cn
Supported by:
National Natural Science Foundation of China (51202037); Guangdong Province and the Ministry of Education Cooperation Projects (2011A090200003)

摘要/Abstract

摘要： 采用水热合成技术, 以盐酸、去离子水和钛酸丁酯为反应前驱物, 直接在透明导电玻璃(FTO)衬底上合成了具有金红石结构的TiO₂纳米线束阵列。通过改变反应前驱物中钛酸丁酯的添加量, 实现了对TiO₂纳米线束阵列密度的调控。以TiO₂纳米线束阵列为光阳极、CdS为敏化剂, 组装了量子点敏化太阳能电池器件, 并研究了纳米线束阵列的密度对电池光伏性能的影响。结果表明: 纳米线的密度过高或过低均不利于电池光伏性能的提高。纳米线的优化密度为11.8×10⁶ /mm², 此时电池的光电转换效率达到了0.947%。

关键词: 水热合成, TiO₂纳米线束阵列, 量子点敏化太阳能电池, 密度

Abstract: Highly oriented single-crystalline rutile TiO₂ nanowire bundle arrays on transparent conductive fluorine- doped tin oxide (FTO) substrates were synthesized by hydrothermal method using the precursors of tetrabutyl titanate, deionized water and hydrochloric acid. The density of the TiO₂ nanowire bundle can be tuned by changing the concentration of tetrabutyl titanate. Using the nanowire bundle array as the photoanode, CdS as sensitizer, the quantum dot sensitized solar cell (QDSSC) was assembled. The effects of nanowires density on photovoltaic performance of solar cell were investigated. It is found that the cell presents poor photovoltaic performance if the nanowires density is too high or too low. The optimal nanowires density for highest photovoltaic performance is 11.8×10⁶/mm² when the photoelectric conversion efficiency reaches 0.947%.

Key words: hydrothermal method, TiO₂ nanowire bundle array, quantum dot-sensitized solar cells, density

中图分类号:

TM23

刘俊, 魏爱香, 张春星. 密度可控的TiO₂纳米线束阵列合成及其在量子点敏化太阳能电池上的应用[J]. 无机材料学报, 2013, 28(06): 639-643.

LIU Jun, WEI Ai-Xiang, ZHANG Chun-Xing. Synthesis of Density-controllable TiO₂ Nanowire Bundle Arrays and Their Application in Quantum Dot Sensitized Solar Cell[J]. Journal of Inorganic Materials, 2013, 28(06): 639-643.

参考文献

[1] Zhang Q F, Dandeneau C S, Zhou X Y, et al. ZnO nanostructures for dye-sensitzed solar cells. Adv. Mater., 2009, 21(41): 4087–4108.

[2] Yang N, Zhai J, Wang D, et al. Two-dimensional graphene bridges enhanced photoinduced charge transport in dye-sensitized solar cells. ACS Nano, 2010, 4(2): 887–894.

[3] O’Regan B, Gr?tzel M. A low-cost, high-efficiency solar cell based on dye-sensitized colloidal TiO2 films. Nature, 1991, 353(6346): 737–740.

[4] Huang S Y, Schlichthorl G, Nozik A J, et al. Charge recombination in dye-sensitized nanocrystalline TiO2 solar cells. J. Phys. Chem. B, 1997, 101(14): 2576–2582.

[5] Kuang D B, Brillet J, Chen P, et al. Application of highly ordered TiO2 nanotube arrays in flexible dye-sensitized solar cells. ACS Nano, 2008, 2(6): 1113–1116.

[6] Liu B, Aydil E S. Growth of oriented single-crystalline rutile TiO2 nanorods on transparent conducting substrates for dye-sensitized solar cells. J. Am. Chem. Soc., 2009, 131(11): 3985–3990.

[7] Sun S R, Gao L, Liu Y Q, et al. Assembly of CdSe nanoparticles on graphene for low-temperature fabrication of quantum dot sensitized solar cell. Appl. Phys. Lett., 2011, 98(9): 093112–1–3.

[8] Sun W T, Yu Y, Pan H Y, et al. CdS quantum dots sensitized TiO2 nanotube-array photoelectrodes. J. Am. Chem. Soc., 2008, 130(4): 1124–1125.

[9] LIAO Xin, YANG Feng, PU Ming-Hua, et al. PbS quantum dots/ZnO nanosheets composite films: preparation and photoelectrochemical performance. Journal of Inorganic Materials, 2012, 27(1): 59–63.

[10] Abd-Lefdil M, Diaz R, Bihri H, et al. Preparation and characterization of sprayed FTO thin films. Eur. Phys. J. Appl. Phys., 2007, 38(3): 217–219.

[11] Howard C J, Sabine T M, Dickson F. Structural and thermal parameters for rutile and anatase. Acta Cryst., 1991, B47: 462–468.

[1]	李一村, 刘雪冬, 郝晓斌, 代兵, 吕继磊, 朱嘉琦. 等离子体聚集装置下的高能量密度单晶金刚石快速生长研究[J]. 无机材料学报, 2023, 38(3): 303-309.
[2]	王华进, 寇华敏, 王墉哲, 姜大朋, 张博, 钱小波, 王静雅, 朱琳玲, 曾爱军, 杨秋红, 苏良碧. 193 nm激光下不同含量Y杂质CaF₂晶体辐照损伤研究[J]. 无机材料学报, 2023, 38(2): 219-224.
[3]	谢兵, 蔡金峡, 王铜铜, 刘智勇, 姜胜林, 张海波. 高储能密度聚合物基多层复合电介质的研究进展[J]. 无机材料学报, 2023, 38(2): 137-147.
[4]	王鹏, 靳遵龙, 陈宁光, 刘勇豪. Mo掺杂α-MnO₂电催化析氧反应的理论研究[J]. 无机材料学报, 2022, 37(5): 541-546.
[5]	李萌, 黄海露, 吴甲民, 刘春磊, 吴亚茹, 张景贤, 史玉升. 浆料固相含量对数字光处理成形Si₃N₄陶瓷性能的影响[J]. 无机材料学报, 2022, 37(3): 310-316.
[6]	李榅凯, 赵宁, 毕志杰, 郭向欣. 钠离子电池Na₃Zr₂Si₂PO₁₂陶瓷电解质的喷雾干燥法制备及性能优化[J]. 无机材料学报, 2022, 37(2): 189-196.
[7]	吴静, 余立兵, 刘帅帅, 黄秋艳, 姜姗姗, ANTON Matveev, 王连莉, 宋二红, 肖蓓蓓. NiN₄/Cr修饰的石墨烯电化学固氮电极[J]. 无机材料学报, 2022, 37(10): 1141-1148.
[8]	郭隐犇, 陈子曦, 王宏志, 张青红. 基于无机填料复合薄膜的摩擦纳米发电机研究进展[J]. 无机材料学报, 2021, 36(9): 919-928.
[9]	李友兵, 秦彦卿, 陈科, 陈露, 张霄, 丁浩明, 李勉, 张一鸣, 都时禹, 柴之芳, 黄庆. 熔盐法合成纳米层状Sc₂SnC MAX相[J]. 无机材料学报, 2021, 36(7): 773-778.
[10]	刘雯雯, 胡志蕾, 王立, 曹梦莎, 张晶, 张婧, 张帅, 袁宁一, 丁建宁. L-3-(4-吡啶基)-丙氨酸钝化钙钛矿太阳电池界面缺陷[J]. 无机材料学报, 2021, 36(6): 629-636.
[11]	吴永豪, 李向锋, 朱向东, 张兴栋. 高强度羟基磷灰石纳米陶瓷的构建及其促成骨细胞活性研究[J]. 无机材料学报, 2021, 36(5): 552-560.
[12]	王婷婷, 史书梅, 柳晨媛, 朱万诚, 张恒. 多级多孔硅酸镍微球的合成及其对碱性品红的高效吸附[J]. 无机材料学报, 2021, 36(12): 1330-1336.
[13]	张瑞鸿, 魏鑫, 卢占会, 艾玥洁. 基于机器学习训练金属离子吸附能预测模型的研究[J]. 无机材料学报, 2021, 36(11): 1178-1184.
[14]	何俊龙, 宋二红, 王连军, 江莞. DFT方法研究一氧化氮在铬掺杂石墨烯上的吸附行为[J]. 无机材料学报, 2021, 36(10): 1047-1052.
[15]	宋可可, 黄浩, 鲁梦婕, 杨安春, 翁杰, 段可. 水热制备锌、硅、镁、铁等元素掺杂羟基磷灰石及其表征[J]. 无机材料学报, 2021, 36(10): 1091-1096.

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