光伏材料物理-量子点太阳能电池

量子点太阳能电池OpticalPropertiesOfQuantumDotsa)Multiplecolorsb)Photostabilityc)Wideabsorptionandnarrowemissiond)HighquantumyieldQuantumYield≥60~70%Singlesourceexcitation(Tellurium)传统染料和量子点的区别(A)Excitation(dashed)andfluorescence(solid)spectraoffluorescein;(B)Atypicalwater-solublenanocrystalsampleinPBS传统荧光素量子点激发光-虚线；发射光-实线；半峰高宽度：67nmvs.32nm；10%峰高宽度：100nmvs.67nm；量子点光谱优点：无红外延伸，连续、宽激发谱广激发谱，窄发射谱染色稳定性10•Thequantumdotbandgapistunableandcanbeusedtocreateintermediatebandgaps.Themaximumtheoreticalefficiencyofthesolarcellisashighas63.2%withthismethod.（三）量子点中间能带太阳能电池量子点中间带材料可通过尺寸为纳米量级的半导体量子点镶嵌在三维的宽带隙半导体材料中来实现量子点为势阱，宽带隙半导体为势垒。（1）量子点的紧密排列使得势垒区很窄，电子具有共有化运动特征，继而形成子带；（2）可以通过对势垒区进行型调制掺杂来满足中间带半满的要求，调制掺杂的浓度大概等于量子点的浓度；(1)要求价带到中间带的吸收系数比中间带到导带的吸收系数大；(2)要求中间带必须是半满的，且应有足够的电子空穴密度，能够满足电子从价带到中间带然后从中间带到导带的跃迁需求；(3)要求量子点具有合适的尺寸、形状以及组分，以获得位于价带和导带中间合适位置的局域能级；(4)要求量子点间形成紧密的三维周期排列;(5)要求量子点阵列中量子点单元尺寸均一度好（尺寸分散性10%）;量子点中间能带太阳能电池的基本要求（四）量子点多激子太阳能电池太阳光谱涵盖的能量约在0.3~3eV之间，比大部分半导体能隙还大，因此当阳光照射在这些材料时会产生能量比能隙高的电子或电洞，称为热载子(hotcarriers)。在块材半导体中，热载子会在数皮秒内迅速冷却并释放出声子(phonon)，亦即透过晶格振荡将能量以热的形式释出，这正是现行的太阳电池有高达50%能量损失的主因。因此如何有效利用热载子的能量来产生更多激子，是发展光伏元件的重要议题。由于量子局域效应(quantumconfinementeffect)之赐，量子点能带内的能阶(intra-bandenergylevels)有较大的间距，与声子间的交互作用较小，因此能克服这个问题。（五）量子点染料敏化太阳能电池（1）在包覆剂TOP或TOPO的作用下合成单分散的量子点悬浮液；（2）将光阳极材料浸入双功能分子连接剂（常用COOH-R-SH）中，连接剂的COOH-将与TiO2表面的-OH基产生化学连接；（3）将修饰后的光阳极材料浸入量子点溶液中几小时或几天，使量子点与光阳极表面的功能基团-SH产生化学吸附作用。至此完成单分散量子点与光阳极材料的化学吸附不采用分子连接剂，直接将制备的单分散量子点沉积到光阳极材料表面基于QDSC的三结叠层太阳能电池