氧化锌基三波段光感杂化型太阳能电池材料的制备及其光伏性能研究

项目名称： 氧化锌基三波段光感杂化型太阳能电池材料的制备及其光伏性能研究

项目编号： No.61204065

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2013

项目学科： 信息四处

项目作者： 方芳

作者单位： 南昌大学

项目金额： 28万元

中文摘要： 针对杂化型太阳能电池材料中有机/无机材料相容性差、界面载流子分离和传输效率低的难点问题，本项目拟开展应用于太阳能电池的氧化锌基有机/无机复合材料及其器件的应用基础研究。主要包括软化学法制备多枝状氧化锌纳米阵列，以及官能团功能化的硅量子点在氧化锌纳米阵列中的自组装。在这些量子点修饰的纳米结构中填充有机导电聚合物(P3HT)，形成有机/无机复合纳米网络结构。在该复合材料的设计中，一方面硅量子点作为有机和无机材料间的交联剂，使得氧化锌与有机物接触更加牢固；另一方面硅量子点的引入，降低了ZnO与 P3HT之间的势垒高度，有助于加快电荷的分离和转移。该复合结构中作为光吸收媒介的三种物质可以实现对太阳光的分层吸收，减少多余高能太阳光线产生的热电子消耗，提高对太阳光谱的利用率，最终实现紫外/可见/近红外三波段光感的无机/量子点/有机复合材料太阳能电池。

中文关键词： 纳米复合材料；量子点；光电转换器件；；

英文摘要： The development of high-efficiency solid-state excitonic photovoltaic solar cells compatible with solution processing techniques is a research area of intense interest, with the poor optical harvesting in the red and near-IR (NIR) portion of the solar spectrum a significant limitation to device performance. Herein we present a solid-state solar cell design, based on ZnO multi-branch nano-arrays, sensitized with Si quantum dots that absorbs in the red and NIR portion of solar spectrum, and which are uniformly infiltrated with p-type regioregular poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl) (P3HT) that absorbs visible photons. This ZnO/Si/P3HT energetic arrangement favors the quick electron transfer from excited P3HT layers to Si and then to ZnO, which ensures an efficient charge separation at the interface. Hence, the Si nanoparticles can serve not only as photosensitizers but also mainly as an energy funnel and/or an electronic mediator to significantly improve the electron injection efficiency from P3HT to ZnO. Such ZnO based tri-band sensitized hybrid solar cell must largely improves the photovoltaic performance.

英文关键词： nano-composite material；quantum dot；the photoelectric conversion device；；