量子点敏化太阳能电池对电极研究进展

夏锐 王时茂 董伟伟 方晓东

引用本文: 夏锐,  王时茂,  董伟伟,  方晓东. 量子点敏化太阳能电池对电极研究进展[J]. 物理化学学报, 2017, 33(4): 670-690. doi: 10.3866/PKU.WHXB201701101 shu
Citation:  XIA Rui,  WANG Shi-Mao,  DONG Wei-Wei,  FANG Xiao-Dong. Research Progress of Counter Electrodes for Quantum Dot-Sensitized Solar Cells[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2017, 33(4): 670-690. doi: 10.3866/PKU.WHXB201701101 shu

量子点敏化太阳能电池对电极研究进展

  • 基金项目:

    国家自然科学基金(61306082,61306083)资助项目

摘要: 对电极(CE)是量子点敏化太阳能电池(QDSSCs)的重要组成部分之一,改进对电极的综合性能是提高QDSSCs能量转换效率(PCE)的有效手段。本文简要介绍了对电极应具备的性能,并按不同材料的使用,分类阐述了金属、导电聚合物、碳、无机金属化合物以及它们的复合材料对电极的制备方法和研究进展。其中,以铜、钴、铅的硫化物等为主的无机金属化合物对电极催化活性高,成本低,研究最为广泛;导电聚合物、新型碳材料以及各类复合材料对电极也因其各自的优势在量子点敏化太阳能电池中的研究越来越成熟。

English

    1. [1]

      Kamat, P. V. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 18737. doi: 10.1021/jp806791s

    2. [2]

      Ruhle, S.; Shalom, M.; Zaban, A. ChemPhysChem 2010, 11, 2290. doi: 10.1002/cphc.201000069

    3. [3]

      Murray, C. B.; Noms, D. J.; Bawendi, M. G. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 8706. doi: 10.1021/ja00072a025

    4. [4]

      Yu, W.W.; Qu, L. H.; Guo, W. Z.; Peng, X. G. Chem. Mater. 2003, 15, 2854. doi: 10.1021/cm034081k

    5. [5]

      Semonin, O. E.; Luther, J. M.; Choi, S.; Chen, H. Y.; Gao, J.B.; Nozik, A. J.; Beard, M. C. Science 2011, 334, 1530. doi: 10.1126/science.1209845

    6. [6]

      Tisdale, W. A.; Williams, K. J.; Timp, B. A.; Norris, D. J.; Aydil, E. S.; Zhu, X. Y. Science 2010, 328, 1543. doi: 10.1126/science.1185509

    7. [7]

      Fuke, N.; Hoch, L, B.; Koposov, A, Y.; Manner, V.W.; Werder, D. J.; Fukui, A.; Koide, N.; Katayama, H.; Sykora, M.; ACS Nano 2010, 4, 6377. doi: 10.1021/nn101319x

    8. [8]

      RoSS, R. T.; Nozik, A. J. J. Appl. Phys. 1982, 53, 3813. doi: 10.1063/1.331124

    9. [9]

      Zaban, A.; Mićić, O, I.; Gregg, B. A.; Nozik. A. J. Langmuir 1998, 14, 3153. doi: 10.1021/la9713863

    10. [10]

      Nishino, Y.; Kobayashi, M.; Shinno, T.; Izumi, K.; Yonezawa, H.; Masui, Y.; Takahira, M. Org. Process. Res. Dev. 2003, 7, 846. doi: 10.1021/op034088n

    11. [11]

      Du, J.; Du, Z. L.; Hu, J. S.; Pan, Z. X.; Shen, Q.; Sun, J. K.; Long, D. H.; Dong, H.; Sun, L. T.; Zhong, X. H.; Wan, L. J. J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 4201. doi: 10.1021/jacs.6b00615

    12. [12]

      Kakiage, K.; Aoyama, Y.; Yano, T.; Oya, K.; Fujisawa, J. I.; Hanaya, M. Chem. Commun. 2015, 51, 15894. doi: 10.1039/C5CC06759F

    13. [13]

      http://www.nrel.gov/ncpv/images/efficiency_chart.jpg.

    14. [14]

      Yang, Z.; Chen, C. Y.; Liu, C.W.; Chang, H. T. Chem. Commun. 2010, 46, 5485. doi: 10.1039/C0CC00642D

    15. [15]

      Wei, H. Y.; Wang, G. S.; Wu, H. J.; Luo, Y. H.; Li, D. M.; Meng, Q. B. Acta Phys. -Chim. Sin. 2016, 32, 201. [卫会云, 王国帅, 吴会觉, 罗艳红, 李冬梅, 孟庆波. 物理化学学报, 2016, 32, 201.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201512031

    16. [16]

      Lee, Y. L.; Chang, C. H. J. Power Sources 2008, 185, 584. doi: 10.1016/j.jpowsour.2008.07.014

    17. [17]

      Tachibana, Y.; Akiyama, H. Y.; Ohtsuka, Y.; Torimoto, T.; Kuwabata, S. Chem. Lett. 2007, 36, 88. doi: 10.1246/cl.2007.88

    18. [18]

      Meng, K.; Chen, G.; Thampi, R. J. Mater. Chem. A 2015, 3, 23074. doi: 10.1039/C5TA05071E

    19. [19]

      Hwang, I.; Yong, K. Chem Electro Chem. 2015, 2, 634. doi: 10.1002/celc.201402405

    20. [20]

      Takurou, N.; Murakami, A.; Grätzel, M. Inorg. Chim. Acta 2008, 361, 572. doi: 10.1016/j.ica.2007.09.025

    21. [21]

      Lee, Y. L.; Lo, Y. S. Adv. Funct. Mater. 2009, 19, 604. doi: 10.1002/adfm.200800940

    22. [22]

      Wu, C. F.; Wu, Z. X.; Wei, J.; Dong, H.; Gao, Y. C. ECS Electrochem. Lett. 2013, 2, H31. doi: 10.1149/2.007309eel

    23. [23]

      Raj, C. J.; Prabakar, K.; Savariraj, A. D.; Kim, H. J. Electrochim. Acta 2013, 103, 231. doi: 10.1016/j.electacta.2013.04.016

    24. [24]

      Yoon, Y. P.; Kim, J. H.; Kang, S. H.; Kim, H.; Choi, C. J.; Kim, K. K.; Ahn, K. S. Appl. Phys. Lett. 2014, 105, 083116. doi: 10.1063/1.4893669

    25. [25]

      Premkumar, T.; Lee, K.; Geckeler, K. E. Nanoscale 2011, 3, 1482. doi: 10.1039/C0NR00853B

    26. [26]

      Boronat, M.; Corma, A.; Illas, F.; Radilla, J.; Rodenas, T.; Sabater, M. J. J. Catal. 2011, 278, 50. doi: 10.1016/j.jcat.2010.11.013

    27. [27]

      Radich, J. G.; Dwyer, R.; Kamat, P. V. J. Phys. Chem. Lett. 2011, 2, 2453. doi: 10.1021/jz201064k

    28. [28]

      Seol, M.; Ramasamy, E.; Lee, J.; Yong, K. J. Phys. Chem. C 2011, 115, 22018. doi: 10.1021/jp205844r

    29. [29]

      Seol, M.; Youn, D. H.; Kim, J. K.; Jang, J.W.; Choi, M.; Lee, J. S.; Yong, K. Adv. Energy Mater. 2014, 4, 1300775. doi: 10.1002/aenm.201300775

    30. [30]

      Dao, V. D.; Choi, Y.W.; Yong, K. J.; Larina, L. L.; Shevaleevskiy, O.; Choi, H. S. J. Power Sources 2015, 274, 831. doi: 10.1016/j.jpowsour.2014.10.095

    31. [31]

      Shirakawa, H.; Louis, E. L.; MacDiarmid, A. G. J. Chem. Soc. Chem. Commun. 1977, 578. doi: 10.1039/C39770000578

    32. [32]

      Li, Y. F. Prog. Chem. 2002, 14, 208. [李永舫. 化学进展, 2002, 14, 208.] doi: 10.3321/j.issn:1005-281X.2002.03.007

    33. [33]

      Saranya, K.; Rameez, M.; Subramania, A. Eur. Polym. J. 2015, 66, 207. doi: 10.1016/j.eurpolymj.2015.01.049

    34. [34]

      Li, J.; Sun, M. X.; Zhang, X. Y.; Cui, X. L. Acta Phys. -Chim. Sin. 2011, 27, 2255. [李靖, 孙明轩, 张晓艳, 崔晓莉. 物理化学学报, 2011, 27, 2255.]

    35. [35]

      Yeh, M. H.; Lee, C, P.; Chou, C. Y.; Lin, L. Y.; Wei, H. Y.; Chu, C.W.; Vittal, R.; Ho, K. C. Electrochim. Acta 2011, 57, 277. doi: 10.1016/j.electacta.2011.03.097

    36. [36]

      Shu, T.; Ku, Z. L. J. Alloy. Compd. 2014, 586, 257. doi: 10.1016/j.jallcom.2013.10.027

    37. [37]

      Shu, T.; Li, X.; Ku, Z. L.; Wang, S.; Wu, S.; Jin, X. H.; Hu, C.D. Electrochim. Acta 2014, 137, 700. doi: 10.1016/j.electacta.2014.06.072

    38. [38]

      AbdulAlmohsin, S.; Armstrong, J.; Cui, J. B. J. Renew. Sustain. Ener. 2012, 4, 043108. doi: 10.1063/1.4737133

    39. [39]

      Yue, G. T.; Tan, F. R.; Wu, J. H.; Li, F. M.; Lin, J. M.; Huang, M. L.; Zhang, W. F. RSC. Adv. 2015, 5, 42101. doi: 10.1039/C5RA02867A

    40. [40]

      Zhu, H.W.; Wei, J. Q.; Wang, K. L.; Wu, D. H. Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2009, 93, 1461. doi: 10.1016/j.solmat.2009.04.006

    41. [41]

      Thomas, S.; Deepak, T. G.; Anjusree, G. S.; Arun, T. A.; Nair, S. V.; Nair, A. S. J. Mater. Chem. A 2014, 2, 4474. doi: 10.1039/C3TA13374E

    42. [42]

      Hodes, G.; Manassen, J.; Cahen, D. J. Electrochem. Soc. 1980, 127, 544. doi: 10.1149/1.2129709

    43. [43]

      Huang, Z.; Liu, X. Z.; Li, K. X.; Li, D. M.; Luo, Y. H.; Li, H.; Song, W. B.; Chen, L. Q.; Meng, Q. B. Electrochem. Commun. 2007, 9, 596. doi: 10.1016/j.elecom.2006.10.028

    44. [44]

      Chen, J. K.; Li, K. X.; Luo, Y. H.; Guo, X. Z.; Li, D. M.; Deng, M. H.; Huang, S. Q.; Meng, Q. B. Carbon 2009, 47, 2704. doi: 10.1016/j.carbon.2009.05.028

    45. [45]

      Li, D. M.; Cheng, L. Y.; Zhang, Y. D.; Zhang, Q. X.; Huang, X.M.; Luo, Y. H.; Meng, Q. B. Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2014, 120, 454. doi: 10.1016/j.solmat.2013.09.025

    46. [46]

      Peng, M.; Ma, L, L.; Zhang, Y. G.; Tan, M.; Wang, J. B.; Yu, Y. Mater. Res. Bull. 2009, 44, 1834. doi: 10.1016/j.materresbull.2009.05.015

    47. [47]

      Dao, V. D.; Kim, P.; Baek, S.; Larina, L. L.; Yong, K.; Ryoo, R.; Ko, S. H.; Choi, H. S. Carbon 2016, 96, 139. doi: 10.1016/j.carbon.2015.09.023

    48. [48]

      Thostenson, E. T.; Ren, Z. F.; Chou, T.W. Compos. Sci. Technol. 2001, 61, 1899. doi: 10.1016/S0266-3538(01)00094-X

    49. [49]

      Dong, J. H.; Jia, S. P.; Chen, J. Z.; Li, B.; Zheng, J. F.; Zhao, J.H.; Wang, Z. J.; Zhu, Z. P. J. Mater. Chem. 2012, 22, 9745. doi: 10.1039/C2JM30366C

    50. [50]

      Song, C.; Du, J. P.; Zhao, J. H.; Feng, S. A.; Du, G. X.; Zhu, Z.P. Chem. Mater. 2009, 21, 1524. doi: 10.1021/cm802852e

    51. [51]

      Ganapathy, V.; Kong, E. H.; Park, Y. C.; Jang, H. M.; Rhee, S. W. Nanoscale 2014, 6, 3296. doi: 10.1039/c3nr05705d

    52. [52]

      Hao, F.; Dong, P.; Zhang, J.; Zhang, Y. C.; Loya, P. E.; Hauge, R. H.; Li, J. B.; Lou, J.; Lin, H. Sci. Rep. 2012, 2, 368. doi: 10.1038/srep00368

    53. [53]

      Zhang, Q. X.; Zhou, S. J.; Li, Q.; Li, H. G. RSC. Adv. 2015, 5, 30617. doi: 10.1039/C5RA02091C

    54. [54]

      Paul, G. S.; Kim, J. H.; Kim, M. S.; Do, K.; Ko, J.; Yu, J. S. ACS Appl. Mater. Interfaces 2012, 4, 375. doi: 10.1021/am201452s

    55. [55]

      Liu, L.; Yuan, Z. Y. Prog. Chem. 2014, 26, 756. [刘蕾, 袁忠勇. 化学进展, 2014, 26, 756.] doi: 10.7536/PC131125

    56. [56]

      Fang, B. Z.; Kim, M.; Fan, S. Q.; Kim, J. H.; Wilkinson, D. P.; Ko, J.; Yu, J. S. J. Mater. Chem. 2011, 21, 8742. doi: 10.1039/c1jm10113g

    57. [57]

      Fan, S. Q.; Fang, B. Z.; Kim, J. H.; Kim, J. J.; Yu, J. S.; Ko, J. Appl. Phys. Lett. 2010, 96, 063501. doi: 10.1063/1.3313948

    58. [58]

      Meng, X.; Cui, H. J.; Dong, J. H.; Zheng, J. F.; Zhu, Y. Y.; Wang, Z. J.; Zhang, J.; Jia, S. P.; Zhao, J. H.; Zhu, Z. P. J. Mater. Chem. A 2013, 1, 9469. doi: 10.1039/C3TA10306D

    59. [59]

      Deng, M. H.; Zhang, Q. X.; Huang, S. Q.; Li, D. M.; Luo, Y.H.; Shen, Q.; Toyoda, T.; Meng, Q. B. Nanoscale Res. Lett. 2010, 5, 986. doi: 10.1007/s11671-010-9592-3

    60. [60]

      Dao, V. D.; Choi, Y.; Yong, K.; Larina, L. L.; Choi, H. S. Carbon 2015, 84, 383. doi: 10.1016/j.carbon.2014.12.014

    61. [61]

      Zeng, J. H.; Chen, D.; Wang, Y. F.; Jin, B. B. J. Mater. Chem. C 2015, 3, 12140. doi: 10.1039/C5TC02101D

    62. [62]

      Seol, M.; Choi, M.; Choi, Y.; Yong, M. J. Electrochem. Soc. 2014, 161, 809. doi: 10.1149/2.0771412jes

    63. [63]

      Li, C.; Huang, L.; Snigdha, G. P.; Yu, Y. F.; Cao, L. Y. ACS. Nano 2012, 6, 8868. doi: 10.1021/nn303745e

    64. [64]

      Pushpa, R.; Ghosh, P.; Narasumhan, S.; de Gironcoli, S. Phys. Rev. B 2009, 79, 165406. doi: 10.1103/PhysRevB.79.165406

    65. [65]

      Denis, P. A. J. Phys. Chem. C 2013, 117, 3895. doi: 10.1021/jp306544m

    66. [66]

      Shen, S. L.; Wang, Q. B. Chem. Mater. 2013, 25, 1166. doi: 10.1021/cm302482d

    67. [67]

      Chen, H. N.; Zhu, L. Q.; Liu, H. C.; Li, W. P. J. Phys. Chem. C 2013, 117, 3739. doi: 10.1021/jp309967w

    68. [68]

      Reynolds, D. C.; Leies, G.; Antes. L. L.; Marburger, R. E. Phys. Rev. 1954, 96, 533. doi: 10.1103/PhysRev.96.533

    69. [69]

      Jiang, X. C.; Xie, Y.; Lu, J.; He, W.; Zhu, L. Y.; Qian, Y. T. Mater. Chem. 2000, 10, 2193. doi: 10.1039/B002486O

    70. [70]

      Nair, M. T. S.; Nair, P. K. Semicond. Sci. Technol. 1984, 4, 191. doi: 10.1088/0268-1242/5/12/014

    71. [71]

      Shi, J. F.; Fan, Y.; Xu, X. Q.; Xu, G.; Chen, L. H. Acta Phys. -Chim. Sin. 2012, 28, 857. [史继富, 樊晔, 徐雪青, 徐刚, 陈丽华. 物理化学学报, 2012, 28, 857.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201202204

    72. [72]

      Pan, Z. X.; Iván, M. S.; Shen, Q.; Zhang, H.; Li, Y.; Zhao, K.; Wang, J.; Zhong, X. H.; Bisquert, J. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 9203. doi: 10.1021/ja504310w

    73. [73]

      Shen, C.; Sun, L. D.; Koh, Z. Y.; Wang, Q. J. Mater. Chem. A 2014, 2, 2807. doi: 10.1039/c3ta14520d

    74. [74]

      Zhao, K.; Yu, H. J.; Zhang, H.; Zhong, X. H. J. Phys. Chem. C 2014, 118, 5683. doi: 10.1021/jp4118369

    75. [75]

      Gurpreet, S. S.; Isabella, C.; Riccardo, M.; Marta, M. N.; Giorgio, S.; Alberto, V. Nano Energy 2014, 6, 200. doi: 10.1016/j.nanoen.2014.04.003"

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  6
  • 文章访问数:  692
  • HTML全文浏览量:  40
文章相关
  • 发布日期:  2017-01-10
  • 收稿日期:  2016-10-21
  • 修回日期:  2017-01-10
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章