量子點敏化TiO_2納米管陣列光電極的制備研究取得新進展

1、2008年2月 第53卷 第4期 4962 李紅波, 舒嶸, 薛永祺. PHI 超光譜成像系統(tǒng)及其海洋遙感應用前景分析. 紅外與毫米波學報, 2002, 21(6: 4294323 肖功海, 舒榮, 薛永祺. 顯微高光譜成像系統(tǒng)的設計, 光學精密工程, 2004, 12(4: 3673724 Martin A A, James B C, David M H. Multispectral imaging of burn wounds: a new clinical instrument for evaluating burn depth. IEEE T Bio-Med Eng, 1988, 35

2、 (10: 8428505 Costas B. A novel optical imaging method for the early detection, quantitative grading, and mapping of cancerous and precancerous lesions of cervix. IEEE T Bio-Med Eng, 2001, 48(1: 961066 Martinez L. A non-invasive spectral reflectance method for mapping blood oxygen saturation in woun

3、ds. In: Proc of the 31st Applied Imagery Pattern Recognition Workshop (AIPR'02, 2002, 1121167 Seong G K, Zheng D, Matthew M, et al. Hyperspectral fluorescence image analysis for use in medical diagnostics, advanced biomedi-cal and clinical diagnostic systems III. Proc of SPIE, 2005, 5692: 21288M

4、att E M, Wabuyelea M B, Panjehpourb M, et al. Dual modality fluorescence and reflectance hyperspectral imaging: principle and ap-plications. Proc of SPIE, 2005, 5692: 133139·動 態(tài)·量子點敏化TiO 2納米管陣列光電極的制備研究取得新進展窄禁帶半導體量子點作為太陽能電池的敏化劑有許多優(yōu)點: (1 可以通過控制量子點的尺寸調節(jié)能級結構,使其吸收光譜能夠匹配太陽光光譜; (2 半導體量子點的固有偶極矩可以使

5、電荷快速分離; (3 量子點吸收一個光子能夠產生多個光生電子1, 有望進一步提高光電轉換效率. 但是采用量子點敏化傳統(tǒng)TiO 2多孔膜所制備的光電極光電轉換效率一直比較低, 通常在1%以下.北京大學物理電子研究所彭練矛研究小組采用一種簡單的方法成功組裝一種硫化鎘量子點和TiO 2納米管陣列膜復合結構的光電極, 該電極應用于太陽能光電化學電池中, 光電轉換效率獲得顯著的提高, 達到4.15%, 開路光電壓達到1.27 V , 短路光電流達到7.82 mA/cm 2, 填充因子為0.578. 該研究結果發(fā)表在近期的美國化學會志(J Am Soc Chem 上2. 實驗結果表明, 量子點和TiO 2

6、納米管陣列復合的結構對于光電轉換效率的提高起了至關重要的作 用. 由于TiO 2納米管陣列垂直于基底而且是晶態(tài)的, 光生電子不必像傳統(tǒng)的多孔結構材料中需要經過多個顆粒, 而是迅速地沿直線傳到基底鈦片, 大大提高了光生電子的傳遞速度, 從而使電子空穴的復合幾率大大降低, 所以光電轉換效率得到很大的提高3. 另一方面, 當量子點吸收一個高能量的光子時, 可能產生多個光生電子, 也會提高光電轉化效率.1 Ellingson R J, Beard M C, Johnson J C, et al. Highly efficientmultiple exciton generation in colloidal PbSe and PbS quantum dots. Nano Lett, 2005, 5(5: 8658712 Sun W T, Yu Y, Pan H Y, et al. CdS quantum dots sensitized TiO 2 nanotube-array photoelectrodes. J Am Soc Chem, 2008, 130(4: 112411253 Gratzel M