中國儲能網(wǎng)訊：中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院安徽光學(xué)精密機(jī)械研究所激光技術(shù)中心功能薄膜材料研究室王時茂等研究人員在量子點敏化太陽電池（QDSCs）光陽極中量子點的分布和CuxS(硫化銅）對電極研究方面取得新進(jìn)展。
在QDSCs光陽極中量子點的分布規(guī)律研究方面，研究人員通過研究CdS（硫化鎘）和CdSe（硒化鎘）量子點共敏化的TiO2（氧化鈦）納米顆粒光陽極中Cd（鎘）、S（硫）、Se（硒）三種元素在薄膜中的濃度分布，及不同厚度光陽極中量子點的平均尺寸，建立了氧化鈦光陽極中量子點的分布模型（圖1）；根據(jù)該模型，提出了優(yōu)化氧化鈦光陽極微結(jié)構(gòu)的三種途徑，并對氧化鈦光陽極的厚度進(jìn)行了優(yōu)化。使用優(yōu)化后的氧化鈦光陽極和Pt（鉑）對電極制備的QDSCs獲得了3.26±0.10%的光電轉(zhuǎn)換效率。該研究工作建立了量子點在氧化鈦光陽極中的分布模型，對于氧化鈦光陽極的進(jìn)一步優(yōu)化，提高QDSCs的光電轉(zhuǎn)換效率具有重要價值。該成果發(fā)表在Journal of Power Sources（2015, 273, 645-653）上。
在QDSCs對電極的研究領(lǐng)域，引入了真空熱蒸發(fā)鍍膜（VTE）技術(shù)，在FTO（摻氟的氧化錫）導(dǎo)電玻璃基底上制備了CuxS（x=1-2）對電極，研究了VTE-CuxS對電極的催化活性、穩(wěn)定性及電池的光伏性能。結(jié)果顯示，VTE-CuxS對電極催化活性（圖2）和穩(wěn)定性（圖3）均優(yōu)于常用的黃銅片基底Cu2S對電極和Pt對電極。該研究工作實現(xiàn)了FTO玻璃基底上CuxS對電極的制備，解決了基底易被腐蝕的問題，并且VTE技術(shù)可實現(xiàn)對電極的大面積制備，可以滿足未來QDSCs商業(yè)化生產(chǎn)的需要。研究論文發(fā)表在Electrochimica Acta （2015, 154, 47-53）上。
此外，該研究室近年來一直致力于染料敏化太陽電池（DSCs）和QDSCs等新型薄膜太陽電池的研究，在一維半導(dǎo)體納米結(jié)構(gòu)（納米線、納米棒、納米管、納米花）陣列的合成及其在DSCs和QDSCs中的應(yīng)用方面也取得了一系列進(jìn)展，發(fā)表研究論文多篇，其中在用于背照射DSCs的Ti（鈦）片基底TiO2納米線陣列光陽極和FTO基底金紅石相氧化鈦單晶納米棒陣列光陽極方面研究的進(jìn)展也發(fā)表于Journal of Power Sources（J. Power Sources, 2010, 195, 2989-2995；J. Power Sources, 2013, 235, 193-201）。
上述研究工作得到了國家自然科學(xué)基金、“973”計劃和中科院新型薄膜太陽電池重點實驗室的支持。
圖1. TiO2納米顆粒薄膜光陽極中CdS/CdSe量子點的分布模型
圖2. Pt、Brass-Cu2S和VTE-CuxS三種對電極對稱結(jié)構(gòu)電池的Tafel曲線
圖3. Pt、Brass-Cu2S和VTE-CuxS三種對電極的循環(huán)伏安曲線
