國立成功大學  研究發展處
BANYAN
第二十四卷 第一期 - 2013年五月二十四日
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高效率量子點敏化太陽能電池:CuInS2量子點及CdS之共敏化異質結構
國立成功大學化學工程學系
CuInS2量子點/CdS共敏化之二氧化鈦薄膜可以形成一高效能光電極。在此光電極中,溶熱法合成之CuInS2量子點(粒徑為3.5),先以雙功能性連接分子將其吸附於二氧化鈦電極上,接著以連續離子吸附反應法將CdS沉積於電極外圍。CuInS2量子點具有高導電帶位置,能有效將光電子注入二氧化鈦中。沉積CdS能完整覆蓋電極表面而有效抑制電子的再結合,並緩解CuInS2量子點中的量子侷限效應,使3.5和4.3奈米的量子點其能隙值分別由2.10減小到1.80 eV和由1.94減小到1.76 eV。將此高效能光電極沉積ZnS鈍化層後,以polysulfide為電解質,和CuS相對電極組裝成一高效率量子點敏化太陽能電池。此CuS相對電極是以連續溶液塗佈反應法製備,對polysulfide電解質具有低電荷傳遞阻力。於AM 1.5G模擬太陽光照射下(100 mW cm-2),此太陽電池之短路電流為16.9 mA cm-2,開環電壓為0.56 V,填充因子為0.45,光電轉換效率為4.2%。其IPCE應答波長起始於約800 nm,於510 nm 之IPCE值可達到約80%。由於共敏化劑高度覆蓋二氧化鈦電極表面,能有效抑制光電子之再結合並增加電極中電子之壽命,因此具有高開環電壓。此太陽電池具有高短路電流和開環電壓,顯示此CuInS2量子點/CdS共敏化結構具有高度潛力,可以超越其他類型敏化劑。

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