中國科學院合肥物質科學研究院安徽光學精密機械研究所激光技術中心功能薄膜材料研究室王時茂等研究人員在量子點敏化太陽電池（QDSCs）光陽極中量子點的分布和CuxS(硫化銅）對電極研究方面取得新進展。
在QDSCs光陽極中量子點的分布規律研究方面，研究人員通過研究CdS（硫化鎘）和CdSe（硒化鎘）量子點共敏化的TiO2（氧化鈦）納米顆粒光陽極中Cd（鎘）、S（硫）、Se（硒）三種元素在薄膜中的濃度分布，及不同厚度光陽極中量子點的平均尺寸，建立了氧化鈦光陽極中量子點的分布模型（圖1）；根據該模型，提出了優化氧化鈦光陽極微結構的三種途徑，并對氧化鈦光陽極的厚度進行了優化。使用優化后的氧化鈦光陽極和Pt（鉑）對電極制備的QDSCs獲得了3.26±0.10%的光電轉換效率。該研究工作建立了量子點在氧化鈦光陽極中的分布模型，對于氧化鈦光陽極的進一步優化，提高QDSCs的光電轉換效率具有重要價值。該成果發表在Journal of Power Sources（2015, 273, 645-653）上。
在QDSCs對電極的研究領域，引入了真空熱蒸發鍍膜（VTE）技術，在FTO（摻氟的氧化錫）導電玻璃基底上制備了CuxS（x=1-2）對電極，研究了VTE-CuxS對電極的催化活性、穩定性及電池的光伏性能。結果顯示，VTE-CuxS對電極催化活性（圖2）和穩定性（圖3）均優于常用的黃銅片基底Cu2S對電極和Pt對電極。該研究工作實現了FTO玻璃基底上CuxS對電極的制備，解決了基底易被腐蝕的問題，并且VTE技術可實現對電極的大面積制備，可以滿足未來QDSCs商業化生產的需要。研究論文發表在Electrochimica Acta （2015, 154, 47-53）上。
此外，該研究室近年來一直致力于染料敏化太陽電池（DSCs）和QDSCs等新型薄膜太陽電池的研究，在一維半導體納米結構（納米線、納米棒、納米管、納米花）陣列的合成及其在DSCs和QDSCs中的應用方面也取得了一系列進展，發表研究論文多篇，其中在用于背照射DSCs的Ti（鈦）片基底TiO2納米線陣列光陽極和FTO基底金紅石相氧化鈦單晶納米棒陣列光陽極方面研究的進展也發表于Journal of Power Sources（J. Power Sources, 2010, 195, 2989-2995；J. Power Sources, 2013, 235, 193-201）。
上述研究工作得到了國家自然科學基金、“973”計劃和中科院新型薄膜太陽電池重點實驗室的支持。
圖1. TiO2納米顆粒薄膜光陽極中CdS/CdSe量子點的分布模型
圖2. Pt、Brass-Cu2S和VTE-CuxS三種對電極對稱結構電池的Tafel曲線
圖3. Pt、Brass-Cu2S和VTE-CuxS三種對電極的循環伏安曲線
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