阳离子交换反应制备径向一维Bi2S3@Cu2S核壳纳米阵列用于太阳能电池的研究

基本信息
批准号:51602139
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:20.00
负责人:杨春燕
学科分类:
依托单位:兰州交通大学
批准年份:2016
结题年份:2019
起止时间:2017-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:同军锋,郭鹏智,李成,李明娇,霍泽娟
关键词:
太阳能电池核壳纳米阵列离子交换径向一维Bi2S3@Cu2S
结项摘要

One-dimensional radial Bi2S3@Cu2S core@shell nanoarrays, which can reduce the interfacial charge recombination and improve the photoelectric conversion efficiency, are the new type of photovoltaic materials with excellent performance and environment friendly. Compared with the common method to fabricate core@shell nanocrystals, cation exchange reaction, which circumvent separate nucleation, can easily get epitaxially one dimensional heterostructures. One-dimensional radial Bi2S3@Cu2S core@shell nanoarrays on electro-conductive glass are never reported until now, moreover, there is no any report concerning the use of one-dimensional radial Bi2S3@Cu2S core@shell nanoarrays in solar cells yet. Therefore, in this project, one-dimensional radial Bi2S3@Cu2S core@shell nanoarrays will be fabricated on electro-conductive glass using cation exchange reaction. We will systematically study the effect of the experiment parameters (Cu+ precursors, the solution concentrations, temperatures, times) on the final heterostructures of nanocrystal (morphology, crystallinity,degree of orientation) and the photoelectric properties. At the same time, we will profoundly reveal the evolution of one-dimensional radial Bi2S3@Cu2S core@shell nanoarrays and clarify the relationship between the heterostructures and the performance of the device. This project is expected to advance the study of photovoltaic materials toward environmentally benign, earth abundant, low cost and high efficiency.

径向一维Bi2S3@Cu2S核壳纳米结构,能有效地降低界面间电荷复合,提高光电转换效率,是一种新型的性能优良、环境友好的光伏材料。与目前常用的制备核壳纳米异质结的方法相比,离子交换反应能避免独立的均相成核,容易得到外延生长的一维异质结构。迄今为止,关于用离子交换反应在导电玻璃上制备一维Bi2S3@Cu2S核壳纳米阵列的报道在国际上仍是空白,且该一维核壳纳米异质结在太阳能电池中的应用研究也未曾见报道。为此,本项目拟采用离子交换法在导电玻璃基底上制备径向一维Bi2S3@Cu2S核壳纳米阵列,详细研究实验参数(不同的Cu+前驱体、前驱体溶液浓度、温度、时间等)对最终形成的纳米异质结构(形貌、晶化度、取向性)及光电性能的影响规律。探索径向一维Bi2S3@Cu2S的演变机理及其结构与器件性能的关系。本项目的实施将有望推动太阳能电池材料研究继续朝着环境友好、组成元素丰量、低成本和高效率的方向发展。

项目摘要

径向一维Bi2S3@Cu2S核壳纳米结构,能有效地降低界面间电荷复合,提高光电转换效率,是一种新型的性能优良、环境友好的光伏材料。与目前常用的制备核壳纳米异质结的方法相比,离子交换反应能避免独立的均相成核,容易得到外延生长的一维异质结构。为此,本项目先分别用三种不同的简易溶液法(热分解黄原酸铋配合物法、低温溶液法、水热法)在导电玻璃基底上制备了Bi2S3纳米阵列,详细探索了实验参数对最终形成的Bi2S3纳米阵列的结构(微观形貌、晶化程度、取向性)及光电性能的影响规律,并将其用于有机聚合物太阳能电池的活性层掺杂或电子传输层界面优化,使得器件的效率得到了有效地提高,器件在空气中的稳定性明显增强。接着,将用简易溶液法制备的Bi2S3纳米阵列进行了阳离子转化。研究了实验参数(不同的Cu+前驱体、前驱体溶液浓度、温度、时间等)对最终形成的纳米异质结构(形貌、晶化度、取向性)及光电性能的影响规律,探索了径向一维Bi2S3@Cu2S的演变机理及其结构与器件性能的关系。本项目的实施有望推动太阳能电池材料研究继续朝着环境友好、组成元素丰量、低成本和高效率的方向发展。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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