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芮云军副教授课题组在J. Phys. Chem. C上报道硅纳米线太阳能电池研究进展

阅读次数:     发布时间:2019-02-25

纳米线(SiNWs)由于其特殊的结构,在增强光吸收和增大电极面积方面都有很大的优势。特别在光伏应用中,制备的“SiNWs/电极材料”核壳结构,光在纳米线长度方向上被吸收,而载流子在纳米线半径方向上传输,这样就大大提高了电子与空穴的收集效率,从而提高电池的转化效率。但是,这么高的比表面积,使得SiNWs表面的载流子复合速度很高,严重限制了光伏器件的性能。所以,表面钝化(Passivation)是制备高效率SiNWs太阳能电池的必要条件。

本课题组报道了采用有机小分子(DADS)对SiNWs表面进行化学钝化。在紫外光照,室温条件下,SiNWs表面形成了Si-C共价键。该共价键一方面可以有效减少光生载流子的复合,提高电池的转化效率;另一方面增强了电池暴露在空气中的稳定性。相比较氢化的(hydrogenated)或氧化的(oxidizedSiNWs电池,DADS钝化的电池其效率分别增强了1.63.8倍,达到7.2%。当DADS钝化的电池存放在空气中10天时,实验发现其电流-电压(I-V)曲线仍然保持原来的形状,而没有出现S形状,表明小分子钝化的电池具有很好的抗氧化特性,对电池的实际应用意义重大。最后课题组还给出了基于DADS化学钝化技术,更进一步提高电池效率的方法。

芮云军 J. Phys. Chem. C 发表论文报道585.png

相关工作以Improved Performance of Silicon Nanowire-Based Solar Cells with Diallyl Disulfide Passivation为题 发表在J. Phys. Chem. C (2019) 10.1021/acs.jpcc.8b10542上。我院物理系芮云军副教授为该文的第一作者,同时和纽约州立大学布法罗分校的Mark T.Swihart教授为论文的共同通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金和江苏省优势学科基金项目的支持。

论文链接:https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/acs.jpcc.8b10542