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Au@SiO2纳米晶核壳结构对染料敏化太阳能电池性能的优化
  • ISSN号:1671-8836
  • 期刊名称:《武汉大学学报:理学版》
  • 时间:0
  • 分类:TK514[动力工程及工程热物理—热能工程]
  • 作者机构:[1]武汉大学物理科学与技术学院,湖北武汉430072, [2]湖北民族学院信息工程学院,湖北恩施445000
  • 相关基金:国家重点基础研究发展计划(973计划)项目(2011CB933304); 国家自然科学基金(51372174,11364018); 湖北省自然科学基金重点项目(2014CFB610)资助
中文摘要:

为了研究不同(Au@SiO2和TiO2)质量比的Au@SiO2的掺杂对染料敏化太阳能电池(DSSC)性能的影响,用机械球磨法制备了一系列基于不同掺杂含量的纳米晶核壳结构Au@SiO2的电池光阳极材料.研究结果表明,Au@SiO2的引入使得吸附在光阳极上的染料的光吸收增强,并显著提高了电池的短路电流密度J(sc)和光电转换效率η.当m(Au@SiO2)∶m(TiO2)为0.3%时对应的电池具有最优的性能,其短路电流密度J(sc)为15.5 mA·cm^-2,开路电压V(oc)为686mV,光电转换效率达到6.49%,比纯的TiO2光阳极电池的效率提高了17.5%.研究发现,电池性能的提高可归因于两方面:1)壳内Au纳米颗粒所具有的局域表面等离子体共振(LSPR)效应,使光阳极上染料的光吸收增强;2)SiO2外壳层对暗电流的有效抑制.

英文摘要:

In order to study the different mass ratio(m(Au@SiO2 ) : m( TiO2 )) of Au@SiOzdoping effect on the performance of dye sensitized solar cell(DSSC), a series of composite photoanode materials with different amounts of core-shell structure nano-Au@SiO2 are prepared by mechanical ball grinding. Studies revealed that, by introducing the Au@SiO2, the intensity of the light absorption spectra of the dye loaded on surface of photoanode, the short-circuit current density (Jsc) and the photoelectric conversion efficiency (η) of the dyesensitized solar cell are greatly increased. The optimal properties were obtained in the 0.3 % Au@SiO2 doped DSSC with a maximum Jsc of 15.5 mA · cm^-2 ,a highest open-circuit voltage of 686 mV and a best photoelectric conversion efficiency of 6.49%, giving 17.5% higher than the η of the conventional pure TiO2 based DSSC. The improved performance of the optimal DSSC is attributed to two aspects:l) the localized surface plasmon resonance of the Au nanoparticles, which increases the light absorption of the dye load on photoanode;2) the effective restraint of SiO2 on the dark-current.

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期刊信息
  • 《武汉大学学报:理学版》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中华人民共和国2教育部
  • 主办单位:武汉大学
  • 主编:刘经南
  • 地址:湖北武昌珞珈山
  • 邮编:430072
  • 邮箱:whdz@whu.edu.cn
  • 电话:027-68756952
  • 国际标准刊号:ISSN:1671-8836
  • 国内统一刊号:ISSN:42-1674/N
  • 邮发代号:38-8
  • 获奖情况:
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),美国数学评论(网络版),德国数学文摘,荷兰文摘与引文数据库,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,英国动物学记录,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
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