液-液界面合成长度可控SnO_2纳米棒及在敏化太阳电池中应用
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- 论文作者：芮一川
- 年：2017
- 作者机构：上海工程技术大学化学化工学院;
- 论文关键词：SnO2纳米棒 ; 长度可控 ; 定向生长 ; 染料敏化太阳能电池
- 会议召开时间：2017-05-27
- 会议录名称：第四届新型太阳能电池学术研讨会论文集
- 英文会议录名称：Abstract Book of the 4th Conference on New Generation Solar Cells
- 语种：中文
- 分类号：TB383.1;TM914.4
- 学会代码：ZKYQ
- 会议名称：第四届新型太阳能电池学术研讨会
- 会议地点：中国北京
- 主办单位：中国可再生能源学会光化学专业委员会
- 学会名称：中国科学院物理研究所清洁能源实验室
- 页数：1
- 文件大小：836k
- 原文格式：D
- 会议级别：全国
摘要
氧化物纳米晶薄膜是染料敏化、钙钛矿等新型太阳能电池的关键组成部分之一。近年来,SnO_2纳米晶作为光阳极或电子传输层的敏化、钙钛矿电池以其出色的光电特性引起研究者重视。从材料角度而言SnO_2比常规TiO_2有如下优势:(1)SnO_2电子迁移率为100~200 cm~2 V~(-1) s~(-1),比TiO_2(0.1~1 cm~2 V~(-1) s~(-1))高两个数量级,更有利于电子迁移;(2)SnO_2带隙比TiO_2更宽(3.6 vs.3.2eV),在紫外光辐照下,其价带中产生氧化态空穴的可能性更小,提高了染料或钙钛矿的抗紫外降解能力。另一方面,一维纳米结构通常更有利于电子的快速迁移,因而取向生长的氧化物纳米棒、纳米管或有序阵列被广泛用于新型太阳能电池。利用湿化学法合成SnO_2纳米棒已有较多报道,但在以往的研究中一般要加入表面活性剂形成稳定胶束或对材料特定晶面选择性吸附以实现取向生长。目前,尺寸可控、高结晶度、无团聚的SnO_2纳米棒的合成仍是一个研究难点。近期,本团队采用独特的油/水混合非均相溶液作为反应溶剂,通过溶剂热反应可很容易获得长度可控的一维SnO_2纳米棒。研究发现:由于非极性的油相溶剂与强极性的纯水互不相溶,初始的晶核被限制在油/水界面位置,晶粒的生长速度被限制,促进了取向生长。将有机溶剂和纯水的体积比从20:30调整到49:1,SnO_2纳米棒平均长度可从14.6 nm增加至98.0 nm。将几种不同长度的SnO_2纳米棒分别用于染料敏化太阳能电池光阳极,并系统研究了纳米棒尺寸与光电性能的相关性,发现中等长度纳米棒(长度约50 nm,直径约10 nm)兼备高染料吸附能力和快速电子迁移,电池最高效率达到3.5%。
引文
[1]Yichuan Rui,Hao Xiong,Qinghong Zhang,et al.Liquid-liquid interface assisted synthesis of Sn O2nanorods with tunable length for enhanced performance in dye-sensitized solar cells.Electrochim.Acta 2017,227,49-60.