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纳米TiO2颗粒/亚微米球多层结构薄膜内电荷传输性能研究

姜玲 张昌能 丁勇 莫立娥 黄阳 胡林华 戴松元

纳米TiO2颗粒/亚微米球多层结构薄膜内电荷传输性能研究

姜玲, 张昌能, 丁勇, 莫立娥, 黄阳, 胡林华, 戴松元
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  • 本文主要利用TiO2亚微米球较强的光散射特性设计了纳米TiO2颗粒/亚微米球多层结构光阳极, 并借助强度调制光电流谱(intensity-modulated photocurrent spectroscopy)、电化学阻抗谱(electrochemical impedance spectroscopy)和入射单色光光电转化效率(incident photon-to-current conversion efficiency), 研究亚微米球的引入对多层结构薄膜内缺陷态、电子传输时间、电子收集效率和界面电荷转移性能的影响. 强度调制光电流谱反映出亚微米球表面缺陷态少, 但其颗粒间接触不紧密, 导致在接触部位形成了势垒, 阻碍了电子的传输, 导致电子传输时间增长. 电化学阻抗谱结果表明不同多层结构电池界面复合无明显差别, 同时底层采用纳米TiO2 透明薄膜结构的电池, 其光利用率要明显高于底层采用亚微米球薄膜结构的电池, TiO2费米能级电子填充水平也相对增大, 使得电池的光电转换效率得到提升. 多层结构复合薄膜电荷传输和光伏特性的研究, 为高效染料敏化太阳电池光阳极设计提供了实验基础.
    • 基金项目: 国家重点基础研究发展计划(批准号: 2011CBA00700)、国家高技术研究发展计划(批准号: 2011AA050527)和国家自然科学基金(批准号: 61204075, 21173227和21173228)资助课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-06-20
  • 修回日期:  2014-09-01
  • 刊出日期:  2015-01-05

纳米TiO2颗粒/亚微米球多层结构薄膜内电荷传输性能研究

  • 1. 中国科学院新型薄膜太阳电池重点实验室, 中国科学院等离子体物理研究所, 合肥 230031;
  • 2. 华北电力大学 新能源电力系统国家重点实验室, 北京 102206
    基金项目: 

    国家重点基础研究发展计划(批准号: 2011CBA00700)、国家高技术研究发展计划(批准号: 2011AA050527)和国家自然科学基金(批准号: 61204075, 21173227和21173228)资助课题.

摘要: 本文主要利用TiO2亚微米球较强的光散射特性设计了纳米TiO2颗粒/亚微米球多层结构光阳极, 并借助强度调制光电流谱(intensity-modulated photocurrent spectroscopy)、电化学阻抗谱(electrochemical impedance spectroscopy)和入射单色光光电转化效率(incident photon-to-current conversion efficiency), 研究亚微米球的引入对多层结构薄膜内缺陷态、电子传输时间、电子收集效率和界面电荷转移性能的影响. 强度调制光电流谱反映出亚微米球表面缺陷态少, 但其颗粒间接触不紧密, 导致在接触部位形成了势垒, 阻碍了电子的传输, 导致电子传输时间增长. 电化学阻抗谱结果表明不同多层结构电池界面复合无明显差别, 同时底层采用纳米TiO2 透明薄膜结构的电池, 其光利用率要明显高于底层采用亚微米球薄膜结构的电池, TiO2费米能级电子填充水平也相对增大, 使得电池的光电转换效率得到提升. 多层结构复合薄膜电荷传输和光伏特性的研究, 为高效染料敏化太阳电池光阳极设计提供了实验基础.

English Abstract

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