安光所量子点敏化太阳能电池研究的突破

QDSCs是具有广阔发展前景的第三代太阳能电池，对电极作为QDSCs的重要组成部分，起到促进电荷传输，加速电解质还原的作用。硫化铜（CuS）凭借其较高的电导率和催化活性，被广泛地应用于QDSCs对电极的研究。目前使用的CuS对电极厚度大多为几百纳米至几微米，厚度低于100纳米的对电极鲜有报道。降低对电极厚度具有降低成本，提高催化材料与基底的结合力等优点，因此，在催化活性相当的前提下，厚度较薄的对电极更具优势。

该课题组董伟伟副研究员、博士生夏锐等人使用简单的化学浴法制备了一系列厚度低于100nm的CuS薄膜，研究了不同前驱体溶液浓度对薄膜厚度、表面粗糙度和电阻率的影响。在此基础上，将不同厚度的CuS薄膜作为对电极应用于CdS/CdSe量子点共敏化的QDSCs，研究了它们对QDSCs的性能的影响规律，结果发现厚度仅为64nm左右的CuS对电极（CS2.5）组装的QDSCs获得了3.25%的光电转换效率（如图1A所示），优于Pt对电极（1.91%）和刮涂法制备的厚度达2.8μm的CuS对电极（CS-DB，2.15%），这也是目前报道使用如此薄的CuS对电极在QDSCs中的获得的最高效率。电化学阻抗谱（EIS如图1B所示）、Tafel极化曲线和循环伏安曲线（CV）等电化学测试表明，这种薄CuS对电极具有更高的催化活性和稳定性。

图1、（A）三种对电极QDSCs的J-V曲线；（B）三种对电极对称结构电池的Nyquist曲线