Fijn afgestemde Tio₂ nanorod-arrays verbeteren de efficiëntie van zonnecellen

Een onderzoeksteam onder leiding van prof. Wang Mingtai bij de Hefei Institutes of Physical Science of the Chinese Academy of Sciences heeft een fijn afgestemde methode ontwikkeld voor het groeien van titaniumdioxide nanorod -arrays (TIO₂-Na) met controleerbare afstand zonder de grootte van de individuele staafgrootte te veranderen en demonstreerde de toepassing ervan in krachtige zonnecellen.

Hun bevindingen, gepubliceerd in Kleine methodenbied een nieuwe toolkit aan voor het maken van nanostructuren over schone energie en opto -elektronica.

Enkele kristallijne TIO₂ Nanoroden blinken uit in het oogsten van licht en het uitvoeren van lading, waardoor ze ideaal zijn voor zonnecellen, fotokatalysatoren en sensoren. Traditionele fabricagemethoden koppelen echter de dichtheid, diameter en lengte van de fabricage – als de ene parameter wordt aangepast, verschuiven de andere dienovereenkomstig, wat vaak de efficiëntie van het apparaat beïnvloedt.

In deze studie, door zorgvuldig de hydrolysefase van een voorloperfilm uit te breiden, toonde het team aan dat langere “gelketens” zich in kleinere anatase nanodeeltjes verzamelen. Wanneer de anatase -film wordt onderworpen aan hydrothermische behandeling, zetten die anatase -nanodeeltjes zich in situ om in rutiele, en dienen als zaden voor nanorod -groei. Het hydrolysestadium biedt een effectieve manier om de stangdichtheid te regelen zonder de nanorod -dimensies te wijzigen.

Met behulp van deze strategie produceerden ze TIO₂-NA -films met een constante staafdiameter en hoogte, zelfs als het aantal staven per gebied varieerde. Wanneer opgenomen in door lage temperatuur verwerkte Cuins₂ Zonnecellen, deze films bereikten de efficiëntie van stroomomzetting boven 10 %, met een piek van 10,44 %.

Om uit te leggen waarom afstand van de afstand zo diep doet, introduceerde het team een ​​volume-oppervlakte-dichtheidsmodel, waardoor de dichtheid van de staaf beïnvloedt dat lichtvangen, ladingscheiding en carrierverzameling beïnvloedt.

Deze studie overwint de beperkingen van traditionele methoden voor het reguleren van nanostructuren door een compleet systeem op te zetten dat “macroprocesregulatie-microstructuur-evolutie-evolutie-evolutie-prestatie-optimalisatie”.