《基於碳納米管陣列構築有機無機雜化太陽能電池》是依託華南理工大學，由余宇翔擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於碳納米管陣列構築有機無機雜化太陽能電池
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：余宇翔
- 依託單位：華南理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
隨著全球能源需求逐年增加和化石能源日益枯竭，太陽能電池作為一種清潔、可持續的新能源得到迅猛發展。在各類太陽能電池中，有機無機雜化太陽能電池由於兼有無機半導體材料的優勢（載流子遷移率高，載流子平均自由程長，化學穩定性好）和有機聚合物材料的優點（材料柔性好，製作容易，材料來源廣泛，成本低）而受到廣泛關注。研究表明，一維無機半導體陣列能顯著提高有機無機雜化太陽電池的效率。本項目以多壁碳納米管（MWCNT）陣列為基底，採用電化學沉積、水熱、CVD等方法合成半導體/MWCNT同軸結構和一維分形結構。這類結構的材料具有比表面積大和電子傳遞能力優良的特點，將此類結構套用於有機無機雜化太陽能電池，以揭示同軸結構和一維分形結構納米材料的形狀、尺寸和能帶結構對有機無機雜化太陽能電池性能的影響，並指導高性能太陽能電池的合成。
結題摘要
本項目採用電化學沉積、水熱、CVD等方法製備了一系列形貌可控，比表面積大和電子傳遞能力優良的半導體材料，如ZnO/MWCNT、Fe2O3/MWCNT同軸結構和一維分形結構，Ni摻雜Fe2O3，碳納米管輔助Ti-Fe2O3和MoS2/CdS等薄膜，BiOBrxI1-x/ZnO，ZnO/ZnS/CdS/CuInS2和Bi2WO6/WO3等同軸結構和一維分形結構陣列。考察了溶液濃度、反應溫度、反應時間、添加劑組成等對產物形貌和結構的影響。揭示形狀調控的規律及微觀機制。 通過對所製備的材料光電性能的測試，研究了納米材料的形狀、尺寸、晶體與能帶結構對電極光電性能的影響，得到了一系列高轉化效率的光電功能材料。並對其機理進行了探討，得到以下結論：（1）在保證載流子傳輸的基礎上，儘量拓展電極的比表面積；（2）摻雜有利於提高薄膜的載流子密度；（3）碳納米管的載入有助於提高薄膜的導電能力；（4）窄帶隙半導體的負載及構築的異質結有利於提高電極的光電相應；（5）p-n結能顯著提高電極光電相應。在此基礎上，初步構築了有機無機雜化太陽能電池，並測試電池性能。探索一維同軸結構和一維分形結構納米材料的形狀、尺寸、晶體與能帶結構對有機-無機太陽能電池性能的影響，並指導高性能太陽能的合成。 本項目主要完成了六個體系的製備及性能測試，其中三個體系分別發表在Journal of Physical Chemistry C，International Journal of Hydrogen Energy和Electrochimica Acta上，另外三個體系正在投稿中。一共培養了1名博士，3名碩士。
