锰掺杂硒硫化镉光阳极的制备与光电性能

白述铭田建华＊,,2马换梅朱坤磊单忠强

(1天津大学化工学院，2天津市膜科学与海水淡化技术重点实验室，天津300072)

锰掺杂硒硫化镉光阳极的制备与光电性能

白述铭1田建华＊,1,2马换梅1朱坤磊1单忠强1

(1天津大学化工学院，2天津市膜科学与海水淡化技术重点实验室，天津300072)

将适量Se加入到Na2S甲醇水溶液中反应生成Na2SSe2阴离子前驱体，以Cd(NO3)2、Mn(CH3COO)2为阳离子前驱体，通过连续离子层吸附反应(SILAR)分别制备出CdSSe2/TiO2或Mn2+掺杂的Mn-CdSSe2/TiO2量子点敏化光阳极。采用拉曼光谱、X射线光电子能谱和能量色散X射线能谱分析确定阴离子前驱体和量子点的价键结构和组成；通过紫外可见吸光光谱表征量子点的光吸收性能；利用J-V曲线和IPCE分别对CdS、CdSSe2和Mn-CdSSe2量子点敏化的TiO2光阳极的光电性能进行了表征。实验结果表明，采用0.12 mol·L-1Se和0.5 mol·L-1Na2S制备的阴离子前驱体、0.5 mol·L-1Cd2+和0.3 mol·L-1Mn2+阳离子前驱体，通过SILAR法制备的Mn-CdSSe2/TiO2光阳极，能量转换效率比CdSSe2/TiO2和CdS/TiO2光阳极分别提高了90%和247%。

量子点敏化太阳能电池；硒硫化钠；锰掺杂的硒硫化镉；光阳极

量子点敏化太阳能电池(quantum dots sensitized solar cell,QDSC)是一种新型的太阳能电池，由于量子点具有多激发子效应和能带可调性等优点，在新能源领域受到广泛关注[1]。虽然量子点太阳能电池在理论上拥有相当高的理论转换效率[2]，但目前QDSC的能量转化效率仍低于10%，所以研究人员正从多方面对QDSC进行改进。

掺杂是一种可以改变材料光电性质的方法，掺杂离子种类和掺杂量是影响掺杂效果主要因素[3]。Lee等[4]将镁离子掺杂到硒化镉量子点中，拓宽了量子点的吸光范围，进而增强量子点对可见光的利用率，使硒化镉QDSC的光电转化效率从0.7%提高至1.03%。Huang等[5]对硫化铅量子点进行铜离子掺杂，提高了电子与空穴的分离速度，降低了激子复合几率，使得硫化铅QDSC的光电转换效率提高到2.02%。Lee等[6]对硫化铅量子点进行二价汞离子掺杂，通过SILAR制备量子点光阳极，将QDSC的短路电流密度提高到30 mA·cm-2。除了以上几种离子外，锰离子的掺杂同样也可以很好地改善量子点的光学性能，进而提升QDSC的光电转化效率。Pralay等[7]在硫化镉量子点掺杂二价锰离子，获得的锰掺杂的硫化镉量子点光阳极与Cu2S/RGO(还原氧化石墨烯)对电极组装QDSC，得到的光电转换效率由1.6%提高到2.53%。

本文以单质Se和Na2S在甲醇水溶液中反应生成的Na2SSe2为阴离子前驱体制备CdSSe2量子点，并对CdSSe2量子点进行锰离子掺杂。研究了阴离子前驱体溶液中的Se和Na2S物质的量之比对量子点组成的影响，并采用拉曼光谱分析、X射线光电子能谱(XPS)和能量色散X射线能谱(EDX)确定阴离子前驱体与量子点的价键结构与分子组成。研究了阳离子前驱体溶液中锰离子浓度对Mn-CdSSe2/TiO2量子点敏化光阳极光电性能的影响。并通过对QDSC的J-V曲线、IPCE与交流阻抗谱进行表征，研究了不同量子点的敏化效果。

1 实验部分

本实验使用的FTO导电玻璃和二氧化钛(P25)购自大连七色光太阳能科技开发有限公司，其余试剂均购自天津市光复精细化工研究所。

1.1 阴离子前驱体溶液的制备

制备CdS量子点所采用的阴、阳离子前驱体分别为0.5 mol·L-1Na2S和0.5 mol·L-1Cd(NO3)2，溶剂为50vol%的甲醇水溶液。

CdSSe2和Mn-CdSSe2量子点阴离子前驱体的制备方法是，将适量Se溶入20 mL含0.5 mol·L-1Na2S的50vol%甲醇水溶液中，55℃下避光搅拌反应24 h；阳离子前驱体是0.5 mol·L-1Cd(NO3)2和不同浓度的Mn(CH3COO)2的混合物。在拉曼光谱、EDX、XPS等分析测试时使用的阴离子前驱体，是通过将含0.12 mol·L-1Se或1 mol·L-1Se的0.5 mol· L-1Na2S溶液，在55℃下避光搅拌反应24 h后制的。拉曼光谱测试时使用的固体样品是将阴离子前驱体滴于载玻片上，并置于55℃鼓风烘箱中烘干制的。

1.2 量子点光阳极的制备与太阳能电池的组装

1.2.1 TiO2浆料的制备

选用松油醇作为分散介质，选用乙基纤维素作为粘结剂来制备TiO2浆料。先将0.3 g的乙基纤维素，2.4 g的松油醇溶解于50 ml的乙醇中。待到乙基纤维素完全溶解之后，再向其中加入0.6 g TiO2(P25)，搅拌24 h后取出悬浮液并移至旋蒸瓶中，在恒温50℃、转速为80 r·min-1的条件下旋蒸，以除去悬浮液中的乙醇。当旋蒸瓶中底物变为粘稠的白色膏状物时停止旋蒸，将白色膏状物取出并置于玛瑙研钵中，研磨20 min之后装入密封瓶中备用。

1.2.2 二氧化钛薄膜(FTO/TiO2)的制作

利用刮涂法，将二氧化钛(P25)浆料刮涂至FTO导电玻璃上，置于500℃下煅烧30 min。

1.2.3 量子点组装

采用SILAR方法在FTO/TiO2上组装量子点。首先将制作好的FTO/TiO2薄膜在阳离子前驱体溶液中浸渍，5 min后取出，分别用水与乙醇将电极冲洗；然后在阴离子前驱体溶液中继续浸渍5 min，然后分别用水和乙醇冲洗。以上即为一个SILAR敏化周期。通过多次循环重复这一过程获得不同沉积厚度的量子点光阳极。

1.2.4 QDSC电解液的制备

在含0.5 mol·L-1Na2S和0.2 mol·L-1KCl的50vol%甲醇水溶液中加入单质S(nS/nNa2S=5),在40℃下恒温反应24 h，以合成多硫电解液[8]。

1.3 分析方法和仪器

实验相关材料的拉曼光谱测试是在美国热电公司DXR Microscope型激光显微拉曼光谱上进行，激光波长为532 nm，扫描范围为100～1 000 cm-1。能量色散X射线光谱(EDX)测试采用美国Thermo公司的Noran System 7能谱仪与日本日立公司S-4800扫描电子显微镜。TEM使用荷兰FEI公司的Tecnai G2 F20透射电子显微镜完成。XPS分析采用珀金埃尔默公司生产的PHI1600 ECSA系统，X射线辐射源为Al K，测试的谱图利用碳在284.6 eV处应出现的1s峰进行标定。

采用Keithley 2400数字源表与Zolix S150太阳模拟器，在100 mW·cm-2的光照条件下进行单体QDSC的J-V曲线的测试。光照强度由标准硅太阳能电池进行校准(中国计量科学研究院)。电化学阻抗使用Iviumstat电化学工作站进行测试，测试的偏置电压为电池的开路电压，振幅为5 mV，频率范围为105～10-1Hz，测试在暗态下进行。

光阳极的紫外可见吸收光谱(UV-Vis)测试采用Perkin Elmer UV-1800紫外可见光谱仪。入射光子-电子转换效率(IPCE)测试采用Newport单色仪(Xe灯)。

2 结果与讨论

2.1 阴离子前驱体组成分析

阴离子前驱体是由Se与Na2S反应得到的，反应式为[9]：

首先对烘干后的Na2S·9H2O样品、单质Se、0.5 mol·L-1Na2S与1 mol·L-1Se反应(指0.5 mol·L-1Na2S溶液中加入Se的物质的量与Na2S物质的量的比例是1∶0.5，下同)得到的反应产物分别进行了拉曼光谱测试，测试结果分别如图1a、图1b和图1c所示。由图可见，当Se与Na2S反应后，反应产物的拉曼光谱分别在253.4，349，384.5 cm-1处出现特征峰。其中，253.4 cm-1处的峰与Se的Se-Se键特征峰对应，349与384.5 cm-1应为Se-S键的特征峰[10]。当加入Na2S中的Se低于反应计量比，以0.5 mol·L-1Na2S与0.12 mol·L-1Se反应为例，其产物的拉曼光谱(见图1d)仍出现上述3组特征峰。同时，观察到在442 cm-1出现特征峰，该特征峰与硫化钠相应的特征峰位置一致(见图1c)。由此说明，Na2S与低于反应计量比Se的反应，产物有可能包含Na2SSe2和剩余的Na2S。

图1 (a)Na2S·9H2O、(b)Se、(c)0.5 mol·L-1Na2S与1 mol·L-1Se反应得到的阴离子前驱体和(d)0.5 mol·L-1Na2S与0.12 mol·L-1Se反应得到的阴离子前驱体的拉曼光谱Fig.1 Raman spectra of(a)Na2S·9H2O,(b)Se,(c)precursor which was prepared by 0.5 mol·L-1Na2S and 1 mol·L-1selenium and (d)precursor which was prepared by 0.5 mol·L-1Na2S and 0.125 mol·L-1selenium

将0.5 mol·L-1Na2S与0.12 mol·L-1Se反应得到的阴离子前驱体与0.5 mol·L-1Cd(NO3)2反应，并使用XPS对得到的固体产物进行分析，如图2所示。图2a表明产物中含镉、硒、硫、碳与氧，其中位于532.1 eV处氧元素的峰来源于产物对氧气的吸附[12]，而在284.6 eV出现的C1s为掺入体系内用于标定谱图的碳[13]。图2b与图2c为硫和硒的XPS谱图，谱图显示硫的2p峰与硒的3d峰分别出现在162.0与54.9 eV处。这说明，产物中的硫元素[14-15]与硒元素的价态都为负值[16-17]，且从图2d可以看出，在0～20 eV范围内出现了Cd的4d峰[19]，不存在硒单质所拥有的4s峰[18]。因此结合图1拉曼谱图可以确定硒硫离子组成为(SSe2)2-。

图2 将0.5 mol·L-1Cd(NO3)2加入到0.12 mol·L-1Se与0.5 mol·L-1Na2S反应体系中，得到的固体产物的XPS：(a)全谱图，(b)S的2p峰谱图，(c)Se的3d峰谱图，(d)Cd的4d峰谱图Fig.2 Survey XPS spectra of(a)the solid product which was prepared by 0.5 mol·L-1Na2S,0.12 mol·L-1Se and 0.5 mol·L-1Cd(NO3)2.The peaks of(b)S2p,(c)Se3d and(d)Cd4d

图3 0.5 mol·L-1Na2S与0.12 mol·L-1Se反应得到的阴离子前驱体的EDX点扫描谱图(a)与硒硫化镉光阳极的EDX点扫描谱图(b)、SEM照片(c)与线扫描谱图(d)Fig.3 EDS dot scan of sodium sulfide-selenium(a)and cadmium sulfide-selenium photoanode(b).The SEM image(c)and EDS line scans of cadmium sulfide-selenium photoanode(d)

上述分析说明0.12 mol·L-1Se与0.5 mol·L-1Na2S反应得到的阴离子前驱体为(SSe2)2-和S2-，但是EDX的分析表明，附着在二氧化钛电极上的镉离子与锰离子更倾向于吸附(SSe2)2-。图3是锰与镉离子同时作为阳离子前驱体时得到的量子点的EDX测试结果。使用ZAF定量校正程序对图3a与图3b中的EDX点扫描谱图进行分析，得到硒、硫、镉与锰的含量分别为38%、22%、32%与8%；而阴离子前驱体中氧、硒、硫、钠的含量为50%、2%、9%、39%，对比测试结果可以看出量子点的主要组成是Mn-CdSSe2。所以本文对量子点的表示仅表示其主要成分CdSSe2及Mn-CdSSe2。图3d为EDX线扫描谱图，从谱图中可以看出，SILAR法所制备的Mn-CdSSe2敏化TiO2光阳极上的敏化材料均匀分布于二氧化钛薄膜中。

2.2 量子点光阳极的性能表征

图4为负载了CdSSe2量子点的二氧化钛与纯二氧化钛的TEM谱图。从图4a中可以观察到二氧化钛具有明显的晶格条纹，但经过SILAR处理后，二氧化钛的晶格条纹被许多量子点纳米粒子所覆盖。

图4 二氧化钛在负载了量子点前(a)、后(b)的TEM图(量子点尺寸约为5 nm)Fig.4 TEM images of bare TiO2(a)and QDs/TiO2(b)(the size of QDs is about 5 nm)

光阳极的吸光性能采用UV-Vis表征。图5为CdS、CdSSe2和Mn-CdSSe2敏化的TiO2光阳极(分别记为CdS/TiO2、CdSSe2/TiO2和Mn-CdSSe2/TiO2)的UV-Vis谱图，所用的阴离子前驱体溶液中含0.5 mol·L-1Na2S和0.12 mol·L-1Se。由图5可见，CdSSe2/TiO2光阳极拥有比CdS/TiO2光阳极更宽的吸光范围，在450～600 nm的范围内吸光强度明显高于CdS/TiO2光阳极。

图5 (a)Mn-CdSSe2/TiO2、(b)CdSSe2/TiO2与(c)CdS/TiO2光阳极的UV-Vis谱图Fig.5 UV-Vis absorption spectra of(a)Mn-CdSSe2/TiO2, (b)CdSSe2/TiO2and(c)CdS/TiO2photoanodes

表1 CdSSe2太阳能电池的光电性能参数Table 1 Photovoltaic parameters of QDSCs with CdSSe2

2.3 量子点前驱体溶液组成对光阳极性能的影响

为了研究阴离子前驱体溶液中Se含量的变化对光阳极性能的影响，分别以0.5 mol·L-1Na2S与不同物质的量浓度的Se反应制备阴离子前驱体Na2SSe2溶液。Se含量分别为0、0.1、0.12、0.17、0.25和1 mol·L-1(即完全反应可生成0.5 mol·L-1Na2SSe2)，然后用SILAR方法分别制备了CdS/TiO2和CdSSe2/TiO2光阳极。将所制备的光阳极与Au片对电极组装成单体QDSC进行光电池性能测试。图6a为测试得到的J-V曲线，相应的参数见表1。结果表明，相比于CdS/TiO2(即阴离子前驱体硒含量0mol·L-1)，QDSC的能量转换效率逐渐提升，当阴离子前驱体中硒含量达到0.12 mol·L-1时，QDSC的光电转换效率在达到最大。Se含量继续增大，QDSC的开路电压逐渐下降，短路电流提高的逐渐降低，当硒含量为1 mol·L-1时，CdSSe2/TiO2的光电转换效率已经低于CdS/TiO2光阳极。

Mn2+的掺杂量对Mn-CdSSe2/TiO2光阳极光电性能的影响见图6b。该实验采用0.12 mol·L-1硒含量的阴离子前驱体溶液，0.1，0.2，0.3，0.4 mol·L-1Mn(CH3COO)2含量的阳离子前驱体溶液。表2为不同锰离子含量的Mn-CdSSe2/TiO2光阳极的光电性能参数。从表中数据可以看出，掺入适量Mn2+离子的Mn-CdSSe2/TiO2光阳极，由于锰离子独特的能带域[7]，其光电转换效率大幅度提高。当Mn2+离子含量超过0.3 mol·L-1时，在有限的TiO2表面Cd2+与Mn2+的竞争吸附会导致CdSSe2量子点的损失，从而造成QDSC光生电流的下降。利用SILAR法制备的Mn-CdSSe2QDSC的最高性能转换效率为2.43%，比CdSSe2/TiO2和CdS/TiO2光阳极分别提高了90%和247%。

图6 (a)溶有不同浓度硒的阴离子前驱体所制备的CdSSe2/TiO2光阳极的J-V曲线;(b)溶有不同浓度锰离子的阳离子前驱体所制备的Mn-CdSSe2/TiO2光阳极的J-V曲线Fig.6(a)J-V curves of QDSCs with CdSSe2/TiO2which is prepared by different concentration of Se in anionic precursors; (b)J-V curves ofQDSCs with Mn-CdSSe2/TiO2which is prepared by differentconcentration ofMn2+in cationic precursors

表2 Mn-CdSSe2QDSC的光电性能参数Table 2 Photovoltaic parameters of QDSC with Mn-CdSSe2

图7是对QDSC的交流阻抗测试结果。图7a是不同Se含量的阴离子前驱体溶液制备的CdSSe2/ TiO2光阳极的Nyquist曲线，图7b是采用0.12 mol· L-1硒含量的阴离子前驱体和0.3 mol·L-1锰离子含量的阳离子前驱体溶液制备的Mn-CdSSe2/TiO2光阳极的Nyquist曲线。在1 Hz～100 kHz范围内，Nyquist谱图只出现一个半圆，并未出现高频区描述对电极表面电荷转移状态的微小半圆[21-22]。这是由于该测试仪器对高频区测试有一定的频率限制造成的，并不影响对光阳极的阻抗性质分析。所以Nyquist谱图相应的模拟电路图仅包含代表光阳极的串联电阻的Rs，光阳极与电解液之间的模拟电容CCPE以及复合电阻Rc。

表3是采用Z VIEW软件对图7a Nyquist曲线的拟合结果。表3的数据表明，CdSSe2比CdS的电子寿命(τ)要短。随着阴离子前驱体溶液中Se含量的增加，光阳极的复合电阻Rc与CCPE逐渐减小，这意味着从量子点溢出的电子与电解质复合的几率会增大[22]。所以，适宜的CdSSe2含量和少量的CdS的存在对提高量子点的光电性能是有益的。这与本文图5紫外可见光谱与图6的J-V曲线的测量结果是一致的。

图7 (a)溶有不同浓度硒的阴离子前驱体所制备的CdSSe2/TiO2光阳极的Nyquist曲线;(b)溶有0与0.3 mol·L-1锰离子的阳离子前驱体所制备的Mn-CdSSe2/TiO2光阳极的Nyquist曲线Fig.7(a)Nyquist curves of QDSCs with CdSSe2/TiO2which is prepared by different concentration of Se in anionic precursors; (b)Nyquist curves of QDSCs with Mn-CdSSe2/TiO2which is prepared by 0 and 0.3 mol·L-1Mn2+in cationic precursors

表3 CdSSe2QDSC的交流阻抗拟合数据Table 3 Electrochemical impedance results of QDSCs with CdSSe2

表4是采用Z VIEW软件对图7b Nyquist曲线的拟合结果。表4的数据表明，阳离子前驱体中加入0.3 mol·L-1的Mn2+离子后，Mn-CdSSe2/TiO2光阳极材料的复合电阻Rc和电容CCPE增大，光阳极的电子寿命延长，进而减小了量子点与电解质的复合几率。这是适量Mn2+的掺杂使光阳极性能得以改善的重要原因之一[7]。

图8是CdS/TiO2、CdSSe2/TiO2和Mn-CdSSe2/ TiO2光阳极的IPCE测量结果。

IPCE谱图显示，在可见光范围内，CdS/TiO2光阳极、采用0.12 mol·L-1硒含量的阴离子前驱体溶液得到的CdSSe2/TiO2光阳极、采用0.3 mol·L-1的阳离子前驱体溶液制备的Mn-CdSSe2/TiO2光阳极的IPCE的峰值分别为10%、20%和45%。这与本文图5紫外可见光谱、图6的J-V曲线、图7的Nyquist曲线测量结果是一致的。

图8 (a)Mn-CdSSe2/TiO2、(b)CdSSe2/TiO2与(c)Mn-CdS/ TiO2光阳极的IPCE谱图Fig.8 IPCE spectra of the(a)Mn-CdSSe2/TiO2,(b) CdSSe2/TiO2and(c)Mn-CdS/TiO2photoanode

表4 Mn-CdSSe2QDSC的交流阻抗拟合数据Table 4 Electrochemical impedance results of QDSCs with Mn-CdSSe2

3 结论

采用连续离子层沉积法制备CdSSe2量子点和Mn2+掺杂的Mn-CdSSe2量子点；并通过SILAR法形成CdSSe2/TiO2和Mn-CdSSe2/TiO2敏化光阳极；以金片为对电极组装成了QDSC。采用0.12 mol·L-1和0.5 mol·L-1Na2S反应制备的阴离子前驱体，得到含少量CdS的CdSSe2/TiO2光阳极，其QDSC的能量转换效率为1.26%，优于CdS/TiO2QDSC的0.7%。采用含0.3 mol·L-1Mn2+掺杂离子的阳离子前驱体，制备的Mn-CdSSe2/TiO2QDSC光电转换效率达到2.43%。EDX谱图证实，锰元素在量子点中的物质的量之比约为8%。UV-Vis和EIS测量结果表明，CdSSe2可以在更宽的波长范围内吸收光子，锰离子独特的能带域可以进一步延长Mn-CdSSe2的电子寿命、改善光吸收和扩大吸光范围。与众多使用金对电极的研究结果相比，本文的工作明显的改善了光阳极性能。

[1]HAN ZhiZhong(韩志钟),WEI Li-Yuan(韦力瑗),GUO Ye (郭晔),et al.Chinese J.Inorg.Chem.(无机化学学报), 2013,29(9):1856-1862

[2]Nozik AJ.Physica E,2002,14(1):115-120

[3]CHENG Kan(成戡),FANG Zheng(方正),MA Yun-Fei (马云飞),et al.Chinese J.Inorg.Chem.(无机化学学报), 2013,29(2):326-332

[4]Lee W,Kwak W C,Min S K,et al.Electrochem.Commun., 2008,10(11):1699-1702

[5]Huang Z,Zou X,Zhou H.Mater.Lett.,2013,95:139-141

[6]Lee J W,Son D Y,Ahn T K,et al.Sci.Rep.,2013,3

[7]Santra P K,Kamat P V.J.Am.Chem.Soc.,2012,134(5): 2508-2511

[8]Lee Y L,Chang C H.J.Power Sources,2008,185(1):584-588

[9]Haase V,Kirschstein G,Rieger H,et al.Gemlin Handbook of Inorganic Chemistry,Selen,Suppl A3.NewYork:Springer Berlin Heidelberg.1981:318-319

[10]Machado K D,Dubiel A S,Deflon E,et al.Solid State Commun.,2010,150(29):1359-1363

[11]Fan H M,Ni Z H,Feng Y P,et al.Appl.Phys.Lett.,2007, 91(17):171911

[12]Pashutski A,Folman M.Surf.Sci.,1989,216(3):395-408

[13]Palchan I,Crespin M,Estrade-Szwarckopf H,et al.Chem. Phys.Lett.,1989,157(4):321-327

[14]Shul′ga Y M,Rubtsov V I,Vasilets V N,et al.Synth.Met., 1995,70(1):1381-1382

[15]Tkachenko O P,Shpiro E S,Wark M,et al.J.Chem.Soc., Faraday Trans.,1993,89(21):3987-3994

[16]Kumar S,Kashyap S C,Chopra K L.J.Appl.Phys., 1992,72(5):2066～2068

[17]Salitra G,Hodes G,Klein E,et al.Thin Solid Films, 1994,245(1):180-185

[18]Bahl M K,Watson R L,Irgolic K J.J Chem Phys,1980,72 (7):4069-4077

[19]Gaarenstroom S W,Winograd N J.Chem.Phys.,1977,67 (8):3500-3506

[20]Shu T,Zhou Z,Wang H,et al.J.Mater.Chem.,2012,22 (21):10525-10529

[21]Chen H,Zhu L,Liu H,et al.J.Power Sources,2014,245: 406-410

[22]Raj C J,Karthick S N,Park S,et al.J.Power Sources, 2014,248:439-446

Preparation and Photoelectric Performance of Mn-Doped-CdSSe2Quantum Dots Sensitized Electrode

BAI Shu-Ming1TIAN Jian-Hua＊,1,2MA Huan-Mei1ZHU Kun-Lei1SHAN Zhong-Qiang1
(1School of Chemical Engineering and Technology,2Tianjin Key Laboratory of Membrane Science and Desalination Technology,Tianjin University,Tianjin 300072,China)

Sodium sulfide-selenium prepared by adding Se powder into the Na2S methanol-water solution was used as the anionic precursor,and the methanol-water solution of Cd(NO3)2and Mn(CH3COO)2was used as the cationic precursor,respectively.Then,cadmium sulfide-selenium quantum dots sensitized TiO2photoanodes(CdSSe2/TiO2) and Mn2+doped cadmium sulfide-selenium quantum dots sensitized TiO2photoanodes(Mn-CdSSe2/TiO2)were successfully prepared by the successive ionic layer adsorption and reaction(SILAR)for Quantum dots solar cell (QDSC).The Raman spectrum,XPS were applied to analyze the chemical bonds of the Na2SSe2precursors.EDX and UV-Vis were investigated the composition and light absorption property of Mn-CdSSe2/TiO2photoanode.J-V curves and IPCE were used to characterize photovoltaic performance of the as-prepared CdS/TiO2,CdSSe2/TiO2and Mn-CdSSe2/TiO2photoanodes.The results reveals that the Mn-CdSSe2/TiO2photoanode with enhanced energy conversion efficiency has been fabricated by SILAR method using the anionic precursors prepared with 0.12 mol· L-1Se and 0.5 mol·L-1Na2S,the cationic precursor of 0.5 mol·L-1Cd2+and 0.3 mol·L-1Mn2+.Compared with the CdSSe2/TiO2and CdS/TiO2photoanodes,the efficiency of the Mn-CdSSe2/TiO2photoanode is increased by 90% and 247%,separately.

quantum dots sensitized solar cell;sodium sulfide-selenium;Mn doped sodium sulfide-selenium;photoanode

TM914；O614.24+2；O613.51；O613.52

A

1001-4861(2015)07-1365-08

10.11862/CJIC.2015.197

2015-03-24。收修改稿日期：2015-05-21。

国家973项目基金(No.2015CB251100)资助项目。

＊通讯联系人。E-mail：jhtian@tju.edu.cn