Tandem型染敏太阳电池p型光阴极准一维微纳结构调控

批准号:
61377051
项目类别:
面上项目
资助金额:
82.0 万元
负责人:
于涛
依托单位:
学科分类:
F0502.光子与光电子器件
结题年份:
2017
批准年份:
2013
项目状态:
已结题
项目参与者:
高皓、杨洁、付高、包春雄、魏玉龙
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中文摘要
新概念的叠层结构染料敏化太阳电池(Tandem Dye Sensitized Solar Cells,简称TDSSCs)可通过扩展吸收光谱、提高开路电压达到提高电池光电转换效率的目的。其中经染料敏化的p型光阴极(以NiO材料为主)是该电池的核心组件。本项目借鉴准一维微纳结构有利于提高沿轴向光吸收同时提高沿径向载流子分离的特点,并利用喇叭、圆锥状微纳结构存在的可有效聚集电荷的静电尖端效应,将准一维微纳结构(纳米棒、纳米管、纳米喇叭、纳米圆锥等)引入TDSSCs的p型半导体薄膜光阴极,经对该结构表面进行粗糙化处理,采用 p型香豆素染料敏化后,探索准一维微纳结构在提高p型光阴极的比表面积、缓解NiO光阴极的自吸收中的作用规律。设计合成含有能量吸收天线和供电子基团的p型双染料分子敏化剂,制备p-DSSCs和TDSSCs器件,研究实现提高TDSSCs光电转换效率的新途径、新材料及新方法。
英文摘要
Tandem dye sensitized solar cells (TDSSCs) are the novel concept of dye sensitized solar cells with the potential high efficiency from widening their absorption spectra and heightening their open circuit voltages. An efficiently sensitized photocathode, such as sensitized p-type semiconductive NiO, is one of the most important components in the TDSSCs. In this project, a quasi 1-D micro/nano structured sensitized composite photocathode will be designed, fabricated and applied in the p-DSSCs and the TDSSCs. The composite p-type photocathode consists of the quasi 1-D micro/nano structures (such as nano rods, nano tubes, nano horns or nano cones of NiO et al) sensitized by the coumarin 343 (C343) p-type dye molecules. A D-PI-A structured p-type dye molecule will also be designed and synthesized subsequently. Generally, a quasi 1-D micro/nano structure can ensure a short carrier diffusion path length along its radial direction as well as a long optical absorption path length along its axial direction. On the other hand, the electrostatic effect of point will be expected in the horn and cone shaped NiO micro/nano structures to improve their electric charge collection. The specific surface area as well as the Uv-visible absorption of the p-type NiO photocathode will be compared when the roughening processes are carried out on the structures. A high specific surface area and a low self-absorption of the NiO photocathode will also be expected by introducing the quasi 1-D micro/nano structures into the p-DSSCs. The photovoltaic properties of the p-DSSCs and the TDSSCs (such as efficiency, FF, Voc, Jsc et al) with the optimum composite photocathode will be studied. The light harvest and the carrier transportation mechanisms in the composite photocathodes as well as in the TDSSCs will also be investigated.
本项目围绕新型太阳电池(包括Tandem型染敏太阳电池、钙钛矿太阳电池等)“光电极”、“背电极”和“微纳结构”三个关键词开展研究工作,系统深入研究了染敏太阳电池对电极、无空穴传输层型钙钛矿太阳电池背电极的微纳结构调控,在实验室内,实现了高光电转换效率、性能稳定的光伏器件。在利用卤素交换工程方法实现稳定高效的CH3NH3PbI3-xBrx钙钛矿太阳电池并开展基于叠层太阳电池应用的宽带隙有机/无机杂化钙钛矿薄膜制备及器件研究、Ni、Co的硫化物的分级纳米球结构制备及其在高稳定性染敏电池对电极的应用、由原位自生成的p型CuI界面诱导的钙钛矿太阳电池自发构型转换、以纳米多孔金作为背电极的无空穴传输层型钙钛矿太阳电池的研究、利用激光辐照技术辅助晶化CH3NH3PbI3薄膜以提高钙钛矿太阳电池开路电压的研究等方面取得重要进展与成果,在NANO ENERGY、ACS NANO、CHEMICAL COMMUNICATIONS、ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES、RSC ADVANCES等国际重要SCI刊物发表学术论文22篇(均第一标注61377051项目批准编号),截至2017年12月,论文的总他引为328次,受到国内外研究同行的关注与借鉴。培养毕业博士研究生6名、毕业硕士研究生2名。项目负责人于涛荣获2014年度国家自然科学奖二等奖1项(第三完成人)和2016年度江苏省科学技术奖一等奖1项(第八完成人)。
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
Hole-transport-material-free perovskite solar cells based on nanoporous gold back electrode
基于纳米多孔金背电极的无空穴传输材料钙钛矿太阳能电池
DOI:10.1039/c5ra11720h
发表时间:2015
期刊:RSC Advances
影响因子:3.9
作者:Zhou Xiaoxin;Bao Chunxiong;Li Faming;Gao Hao;Yu Tao;Yang Jie;Zhu Weidong;Zou Zhigang
通讯作者:Zou Zhigang
DOI:10.1016/j.matlet.2015.05.106
发表时间:2015-10
期刊:Materials Letters
影响因子:3
作者:Faming Li;Chunxiong Bao;Hao Gao;Weidong Zhu;Tao Yu;Jie Yang;G. Fu;Xiaoxin Zhou;Z. Zou
通讯作者:Faming Li;Chunxiong Bao;Hao Gao;Weidong Zhu;Tao Yu;Jie Yang;G. Fu;Xiaoxin Zhou;Z. Zou
A resistance change effect in perovskite CH3NH3PbI3 films induced by ammonia
氨诱导的钙钛矿CH3NH3PbI3薄膜电阻变化效应
DOI:10.1039/c5cc06060e
发表时间:2015-01-01
期刊:CHEMICAL COMMUNICATIONS
影响因子:4.9
作者:Bao, Chunxiong;Yang, Jie;Zou, Zhigang
通讯作者:Zou, Zhigang
Carbon coating stabilized Ti3+-doped TiO2 for photocatalytic hydrogen generation under visible light irradiation
碳涂层稳定的 Ti3 掺杂 TiO2 用于可见光照射下光催化制氢
DOI:10.1039/c5dt01204j
发表时间:2015-01-01
期刊:DALTON TRANSACTIONS
影响因子:4
作者:Fu, Gao;Zhou, Peng;Zou, Zhigang
通讯作者:Zou, Zhigang
PbI2 heterogeneous-cap-induced crystallization for an efficient CH3NH3PbI3 layer in perovskite solar cells
钙钛矿太阳能电池中有效 CH3NH3PbI3 层的 PbI2 异质帽诱导结晶
DOI:10.1039/c7cc01573a
发表时间:2017
期刊:Chemical Communications
影响因子:4.9
作者:Wang Yangrunqian;Li Jiawei;Li Qian;Zhu Weidong;Yu Tao;Chen Xingyu;Yin Lu'an;Zhou Yong;Wang Xiaoyong;Zou Zhigang
通讯作者:Zou Zhigang
基团改性rGO在碳基无空穴传输层型钙钛矿太阳电池中的界面能级调控
- 批准号:22372078
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:50万元
- 批准年份:2023
- 负责人:于涛
- 依托单位:
中小城市高铁新城地域空间效应与机制研究——以京沪高铁为例
- 批准号:51878330
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:60.0万元
- 批准年份:2018
- 负责人:于涛
- 依托单位:
制度变迁视角下的扩权强镇及其地域空间效应研究——以长三角地区为例
- 批准号:41101142
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:23.0万元
- 批准年份:2011
- 负责人:于涛
- 依托单位:
复合敏化光电极的微纳结构调控及其光电转换应用研究
- 批准号:11174129
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:74.0万元
- 批准年份:2011
- 负责人:于涛
- 依托单位:
提高新型光催化材料量子效率的介孔薄膜化探索
- 批准号:10874077
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:35.0万元
- 批准年份:2008
- 负责人:于涛
- 依托单位:
国内基金
海外基金
