基于电子快速通道的纳米电缆光阳极及电荷输运机制研究
批准号:
51362026
项目类别:
地区科学基金项目
资助金额:
50.0 万元
负责人:
侯娟
依托单位:
学科分类:
无机非金属材料
结题年份:
2017
批准年份:
2013
项目状态:
已结题
项目参与者:
赵强、曹海宾、王博、刘云虎、朱家昆、汪兴、杨奎
中文摘要
通过对比染料敏化太阳能电池(DSC)与多晶硅太阳能电池的光电性能发现,短路电流密度偏低是DSC电池光电转换效率不高的重要原因。而DSC电池短路电流密度偏低,主要是由TiO2光阳极过低的电导率明显阻碍了导带电子的快速传递,增加了电子空穴复合产生暗反应的几率引起的。本项目针对DSC电池短路电流密度偏低的问题,拟开发新型超细Al:ZnO/TiO2芯壳纳米电缆光阳极,使外壳与内芯各司其职,即保证TiO2与染料的能级匹配、具有大比表面积(有效吸附单层染料分子),又能显著提高光阳极中电子的传导能力。通过系统研究芯壳电缆内部Al:ZnO纳米线材料电导率以及外壳TiO2膜层厚度等对DSC电池电荷输运机制和光电性能的影响,优化出最佳值,有望使DSC电池的短路电流密度大幅提高,从而显著提高DSC电池的光电转换效率,这为DSC电池新型光阳极的开发提供了新的研究思路,也对促进DSC电池的产业化具有重要意义。
英文摘要
By comparing the photovoltaic performance of dye-sensitized solar cells (DSC) with that of polycrystalline silicon solar cells, it was found that low conversion efficiency of DSSC is mainly due to the low short-circuit photocurrent density. As for DSC, the low conductivity of titania photoanode hinders the rapip charge transfer, increase the recombination rate of electron and hole pair, and thus leads to the low short-circuit photocurrent density. This project intends to develop new ultrafine Al: ZnO/TiO2 core shell nanocable photoanode, makes the outer shell and inner core play their roles, respectively. The band structure of TiO2 shell matches very well to that of dye molecules. Also, titania shell on the ultrafine Al:ZnO nanowire, with large BET surface area, can absorb dye molecules effectively. The conductivity of inner Al:ZnO core is very high, and thus can favor to the rapid charge transfer. We will investigate the effect of conductivity of inner Al:ZnO nanowire and outer titania shell thickness on the charge transfer mechanis and photovoltaic performance. By optimization, short-circuit photocurrent density of DSC is expected to increase obviously, and thus the conversion efficiency will be enhanced markedly, which is significant for developing novel photoanode of DSC and contributing to the industrilization of DSC cells.
本项目围绕敏化太阳能电池短路电流密度(Jsc)偏低问题,设计一维ZnO纳米阵列光阳极作为电子输运的快速通道,采用正交结构的TiO2纳米粒子对ZnO纳米棒阵列进行修饰,并且引入等离激元Ag纳米颗粒,通过光阳极界面与表面修饰以及金属的等离激元效应有效地增加了光俘获效率,减小界面电荷复合,延长电子寿命,从而提高Jsc,系统探究了界面修饰对于电荷复合和电子输运的影响机制。采用化学浴共沉积法在CdSe量子点敏化剂表面形成了Mn掺杂CdSe的钝化层,电荷复合的减少有效地提升了电池的短路电流密度Jsc和开路电压,得到高的转换效率;设计多层ZnS修饰光阳极来提高了光敏剂的负载量并减小界面电荷复合来提高Jsc;在光敏剂负载的光阳极表面沉积氧化石墨烯,虽然氧化石墨烯表面较多的缺陷增加了界面电荷复合,但其光散射效应可以有效的增加光俘获效率, 从而提高Jsc。在上述研究将显著促进提高敏化太阳能电池转换效率的科学化认识,促进其应用发展。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
登录
查看更多内容
Enhanced light harvesting and electron collection in quantum dot sensitized solar cells by TiO2passivation on ZnO nanorod arrays
通过 ZnO 纳米棒阵列上的 TiO2 钝化增强量子点敏化太阳能电池中的光捕获和电子收集
DOI:
10.1007/s40843-016-9008-2
发表时间:
2017
期刊:
SCIENCE CHINA Materials
影响因子:
--
作者:
[Haifeng Zhao, Qiang Wu, Juan Hou, Haibin Cao, Qun Jing, Rong Wu, Zhiyong Liu]
通讯作者:
Zhiyong Liu
Explore the properties and photocatalytic performance of iron-doped g-C3N4 nanosheets decorated with Ni2P
探索Ni2P修饰的铁掺杂g-C3N4纳米片的性质和光催化性能
DOI:
10.1016/j.mcat.2017.02.038
发表时间:
2017-08
期刊:
Molecular Catalysis
影响因子:
4.6
作者:
[Liu Chang, Wu Keliang, Meng Guihua, Wu Jianning, Peng Banghua, Hou Juan, Liu Zhiyong, Guo Xuhong]
通讯作者:
Guo Xuhong
A comparison of ZnS and ZnSe passivation layers on CdS/CdSe co-sensitized quantum dot solar cells
CdS/CdSe 共敏化量子点太阳能电池上 ZnS 和 ZnSe 钝化层的比较
DOI:
10.1039/c6ta01590e
发表时间:
2016-01-01
期刊:
JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY A
影响因子:
11.9
作者:
[Huang, Fei, Zhang, Qifeng, Cao, Guozhong]
通讯作者:
Cao, Guozhong
DOI:
10.13880/j.cnki.65-1174/n.2017.05.004
发表时间:
2017
期刊:
石河子大学学报(自然科学版)
影响因子:
--
作者:
[吴强, 王兴行, 赵海峰, 曹海宾, 侯娟]
通讯作者:
侯娟
Graphene oxide/core-shell structured TiO2@TiO2-x nanocomposites with highly efficient visible-light photocatalytic performance
氧化石墨烯/核壳结构TiO2@TiO2-x纳米复合材料具有高效可见光催化性能
DOI:
10.1039/c5ra01458a
发表时间:
2015-01-01
期刊:
RSC ADVANCES
影响因子:
3.9
作者:
[Wei, Shunhang, Wu, Rong, Sun, Yanfei]
通讯作者:
Sun, Yanfei
共 17 条
缺陷MXene负载非贵金属团簇用于CO2RR:尺寸控制、负载增强和可控构筑的优化研究
-
批准号:12464041
-
项目类别:地区科学基金项目
-
资助金额:32.00万元
-
批准年份:2024
-
负责人:侯娟
-
依托单位:
多元金属纳米结构修饰光阳极的可控构筑及其光伏特性研究
-
批准号:61704114
-
项目类别:青年科学基金项目
-
资助金额:19.0万元
-
批准年份:2017
-
负责人:侯娟
-
依托单位:
国内基金
海外基金