染料敏化纳米晶太阳能电池中关键界面的模拟与设计
批准号:
21273158
项目类别:
面上项目
资助金额:
78.0 万元
负责人:
李有勇
依托单位:
学科分类:
化学模拟与应用
结题年份:
2016
批准年份:
2012
项目状态:
已结题
项目参与者:
郭震宇、张理玲、冷静、冯志炜、许磊、于晓慧、杜春苗、孙晓甜、董慧龙
中文摘要
虽然纳米晶染料敏化太阳能电池(DSSC)是目前新能源研究中的热点领域,但对DSSC中关键界面的理论研究还非常的有限。本项目拟建立一个结合密度泛函理论,经典分子力场,分子动力学的多尺度的模拟方法(QM-FF-MD),对DSSC中二氧化钛和染料分子之间的关键界面进行理论模拟和机理研究,一方面通过二氧化钛的结构优化、掺杂、化学修饰,调节二氧化钛的能带结构,另一方面通过染料分子以及间隔基链段以及官能团的优化设计,建立界面结构与性能的理性关系,提高和改善染料敏化太阳能电池的性能,并从实验上加以验证。本项目的研究将完善DSSC中关键界面的理论模拟手段和相关机理,提供改善DSSC性能的有效途径,不仅具有显著的理论方法创新性和DSSC优化设计手段的创新性,同时对DSSC向实用化发展也起到积极促进作用。
英文摘要
Although nanocrystalline dye-sensitized solar cells (DSSC) has been studied extensively recently, the theoretical research on the critical interface in DSSC is still very limited. Here we propose to establish a multi-scale protocol combined by density functional theory, classical molecular force field, and molecular dynamics simulations to study the crucial interface between the titanium dioxide and dye molecules in DSSC. We plan to optimize the band structure of TiO2 by doping, chemical modification and optimize the dye molecule by design spacer chain segment and functional substituent. By establishing the rational relationship between the interface structure and properties, we can improve the performance of dye-sensitized solar cells and verify the results by the experiments. This project will provide simulation methods and related mechanism for studying the critical interface in DSSC. It not only provides innovative simulation methods and innovative designs for DSSC, but also expedites the industrialization of DSSC.
整个项目按照预定的计划顺利完成,在本项目的资助下,在J. Am. Chem. Soc.等本领域顶级或一流学术期刊发表论文29篇(通讯作者28篇)。在本项目的资助下,共培养一名博士后出站,同时培养了4名博士研究生和9名硕士研究生。. 本项目将密度泛函方法、分子动力学方法进行了结合,用于研究染料敏化太阳能电池,发展出了QM-FF-MD方法,以多尺度的方法研究DSSC电池的结构和功能,同时对DSSC电池中的新兴衍生的种类-钙钛矿太阳能电池进行了系统的研究,通过与STM实验手段相结合,给出了首个钙钛矿单晶的表面结构,指出了有机阳离子和无机阴离子的相对位置可以导致铁磁性和反铁磁性,而其中的缺陷对钙钛矿的性能有着至关重要的影响。同时本项目对二氧化钛、MoS2、石墨烯等纳米材料进行了结构与功能的研究,以设计提高其在DSSC中的性能。.
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Molybdenum disulfide as a highly efficient adsorbent for non-polar gases
二硫化钼作为非极性气体的高效吸附剂
DOI:
10.1039/c5cp00161g
发表时间:
2015
期刊:
Physical Chemistry Chemical Physics
影响因子:
3.3
作者:
[Yu Ningning, Wang Lu, Li Min, Sun Xiaotian, Hou Tingjun, Li Youyong]
通讯作者:
Li Youyong
Stable and metallic borophene nanoribbons from first-principles calculations
通过第一性原理计算获得稳定的金属硼烯纳米带
DOI:
10.1039/c6tc01328g
发表时间:
2016-01-01
期刊:
JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY C
影响因子:
6.4
作者:
[Liu, Yunxia, Dong, Yao-Jun, Li, Youyong]
通讯作者:
Li, Youyong
Strain effects on the electronic and transport properties of TiO2 nanotubes
应变对 TiO2 纳米管电子和输运性能的影响
DOI:
10.1039/c6ra13427k
发表时间:
2016-08
期刊:
Rsc Advances
影响因子:
3.9
作者:
[Yu, Xiaohui, Dong, Huilong, Wang, Lu, Li, Youyong]
通讯作者:
Li, Youyong
Heptazine-based graphitic carbon nitride as an effective hydrogen purification membrane
庚嗪基石墨氮化碳作为有效的氢气纯化膜
DOI:
10.1039/c6ra06425f
发表时间:
2016-01-01
期刊:
RSC ADVANCES
影响因子:
3.9
作者:
[Ji, Yujin, Dong, Huilong, Li, Youyong]
通讯作者:
Li, Youyong
DOI:
10.1021/acsami.5b03118
发表时间:
2015-05
期刊:
ACS applied materials & interfaces
影响因子:
9.5
作者:
[K. Yao;P. Tan;Yinchan Luo;Liangzhu Feng;Ligeng Xu;Zhuang Liu;Youyong Li;Rui Peng]
通讯作者:
K. Yao;P. Tan;Yinchan Luo;Liangzhu Feng;Ligeng Xu;Zhuang Liu;Youyong Li;Rui Peng
共 29 条
专题研讨类:智能化新时代下的合成化学
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批准号:22342003
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项目类别:专项基金项目
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资助金额:9.5万元
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批准年份:2023
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负责人:李有勇
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依托单位:
电解水析氢催化材料的多尺度模拟和智能筛选
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批准号:--
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项目类别:面上项目
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资助金额:60万元
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批准年份:2021
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负责人:李有勇
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依托单位:
基于石墨烯的纳米光催化复合材料的模拟与设计
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批准号:21673149
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项目类别:面上项目
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资助金额:66.0万元
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批准年份:2016
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负责人:李有勇
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依托单位:
有机光伏电池微观形貌预测的新方法以及高效稳定光伏电池的优化设计
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批准号:91233115
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项目类别:重大研究计划
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资助金额:80.0万元
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批准年份:2012
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负责人:李有勇
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依托单位:
G蛋白偶联受体结构预测的新方法及基于前列腺素家族受体的药物设计
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批准号:21003091
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:19.0万元
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批准年份:2010
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负责人:李有勇
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依托单位:
国内基金
海外基金