李晔 王茜茜 卫会云 仇鹏 何荧峰 宋祎萌 段彰 申诚涛 彭铭曾 郑新和

(北京科技大学数理学院,磁光电复合材料与界面科学北京市重点实验室,北京 100083)

量子点敏化太阳能电池具有重要的潜在应用,但仍存在界面输运、稳定性和效率改善的挑战.本文采用等离子增强原子层沉积技术在低温下(170—230 ℃)制备了InN,并将其插入至CdSeTe 基量子点太阳能电池光阳极的FTO/TiO2 界面处,进行了原子层沉积窗口和电池性能改善的物理机理研究.结果表明,引入InN超薄层后的电池效率整体有明显提升,并且促进了电子的输运,填充因子明显增加.同时,加速了电子抽取、转移和分离,降低了电荷复合的可能性.对插入的InN 沉积温度和厚度对电池性能的影响进行了深入分析,并对背后的物理机理进行了讨论.

1 引 言

量子点太阳能电池(quantum dot solar cells,QDSCs)有很多优势,主要在于其量子点(quantum dots,QDs)制备简单、生产成本低,并且具有独特的量子限域效应、热电子抽取以及多激子效应等[1,2].目前,转换效率的提高主要得益于改善表面或界面性能,或者新的QDs 材料、电解质添加剂和对电极结构[3−12].基于QDs的光伏器件理论光电转化效率高达44%,突破了Shockley-Queisser极限(31%).但目前QDSCs的实际效率最高只达到15.2%[13].实际电池的效率与理论值存在差距的原因主要是材料及制备工艺等问题,使QDs 存在较大的表面缺陷态,导致在光阳极部分电荷复合严重,并使得电池的光伏性能下降.由此,为提升电池性能,科研人员们展开了对QDs 及其界面的修饰问题……