《多酸型太陽能電池的研製與開發》是依託東北師範大學，由秦超擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：多酸型太陽能電池的研製與開發
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：秦超
- 依託單位：東北師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
能源危機和環境問題成為21世紀急待解決的兩大難題，太陽能作為重要的可再生替代能源備受矚目，太陽能電池的研究成為材料科學和能源科學的熱點研究方向之一。染料敏化太陽能電池(DSSC)具有成本低、壽命長，原料來源廣泛等優勢，具有廣泛的套用價值。目前，DSSC中的染料敏化劑主要以羧酸聯吡啶釕配合物為主。尋求性能更加優異，成本更低的染料敏化劑及電解質成為研究的重要方向。多酸作為重要的無機物以其結構多樣性和優異功能特性，廣泛用於催化、材料科學領域。多酸化合物具有如下特點可以作為染料敏化劑:(I)具有和卟啉類似的性質，稱為無機卟啉,(II)一些多酸化合物在可見光區具有優異的吸收特性，(III)多酸是一類混價化合物，兼具還原態和氧化態,(IV)具有較好的熱穩定性。本課題主要研究以多酸化合物作為DSSC中的染料敏化劑，設計構築新型染料敏化太陽能電池，為多酸化合物在材料科學和能源科學的套用開闢新的研究方向。
結題摘要
項目的執行過程中我們主要完成了五個方面的工作： I. 多酸修飾陰極Pt製備高效DSSC 我們首次採用電化學沉積法將多酸{SiW9Al3}）基多層膜修飾到Pt對電極上，製備成DSSC，與裸電極相比，它的短路電流提高到16.1mAcm-2，開路電壓為614mV，光電轉換效率提高到4.45%。2013年，我們採用SiW11-PEDOT複合膜套用在染料敏化太陽能電池電池對電極材料中，研究表明該複合膜對I3-的還原具有堪比Pt 的催化活性，該對電極材料組裝電池的短路電流提高到17.1，開路電壓提高到640mV，光電轉換效率達到5.81%。 II. 以多酸/TiO2為界面層或複合物修飾光陽極製備高效染料敏化太陽能電池 我們利用層接層方法製備了新型的PW12/TiO2納米複合膜，並以其作為DSSC的界面層，有效地提高了DSSC的光電轉化效率。{PW12/TiO2}為三層膜時光電轉換效率是最高的，(PW12/TiO2)3-DSSC的轉化效率與未處理的DSSC相比，提高了53%，轉化效率達到8.31%。另外，我們利用溶膠–凝膠法製備PW12/TiO2複合物作為DSSC的光陽極有效的抑制了DSSC暗電流並提高了電子壽命，進而提高了電池的性能。{PW12}摻雜的DSSC的電子壽命可達11.14ms，{PW12}摻雜的TiO2作為DSSC的電池性能提高了22.8%。 III. 基於多金屬氧酸鹽-聚合物的光伏體系的研究 我們將多金屬氧酸鹽引入聚合物光伏體系中，其中以Keplerate型多金屬氧酸鹽{W72V30}作為電子受體，以水溶性聚對苯撐乙烯衍生物P2作為電子給體，以經過預處理的ITO導電玻璃為基底，利用層接層自組裝技術製備了具有光電回響的複合薄膜。薄膜展現了良好的光電特性，是一種具有潛在套用前景的光伏體系。 IV. 多酸電致變色智慧型窗的製備 2013年，我們首次利用電沉積的方法，將{P5W30}和{S5W30}分別沉積在導電玻璃上製備了高性能的多酸電致變色智慧型窗，它操作簡單，成本低廉，性能優異有很好的商業化前景。該多酸的電致變色智慧型窗具有較高的透明度和漂白狀態，使用壽命長，著色效率高等優勢，{P5W30}電致變色智慧型窗的光學對比度可達50%，回響時間為2s。2013年，首次研究了P2W17在不同電壓下近紅外電致變色行為。通過改變多酸的結構，尋找新的多酸基電致變色材料是一個非常有效方向。
