孙 宝 郝彦忠 郭 奋 李英品 罗 冲 裴 娟 申世刚

(1北京化工大学化学工程学院,北京100029;2河北科技大学理学院,石家庄050018; 3河北大学化学与环境科学学院,河北保定071002)

1 引言

窄禁带无机半导体纳米晶(如CdS,1-4PbS,5-7CdSe,8,9CdTe10)具有简单易控的制备过程和良好的光学稳定性等优点,因此,以窄禁带无机半导体纳米晶为光敏剂的半导体敏化太阳电池获得了广泛的研究.11-15目前,光生电荷的有效分离和快速传输依然是这类电池所面临的主要问题,16研究证明,一维壳核式纳米阵列是解决这一问题的一种理想的光阳极结构,17-21其中,壳核式结构可以为光生电荷的有效分离提供一个理想的界面,一维纳米阵列有利于光生电荷的快速转移.然而,窄禁带无机半导体纳米晶在与电解液直接接触过程中会发生严重的光腐蚀,这一问题成为制约此类电池性能进一步提高的重要因素,研究发现,在窄禁带无机半导体纳米晶敏化层表面包覆一层空穴传输材料可以提高光生电荷的分离及传递效率,从而有效抑制电极表面的光腐蚀现象,22本课题组的前期研究工作表明,在n型窄禁带无机半导体纳米晶表面引入p型噻吩类空穴传输材料(如聚三甲基噻吩(P3MT)、P3HT)之后,电池性能可得到显著提高.23,24

本文利用电化学方法,首先在ITO导电玻璃上沉积ZnO纳米棒阵列作为光生电子的传输通道,然后在ZnO纳米棒上依次沉积n型CdS纳米晶和p型P3HT薄膜作为光敏层,最终形成P3HT修饰的一维壳核式CdS/ZnO纳米有序阵列,以……