多酸調控染料敏化太陽能電池的光電轉換性能研究

《多酸調控染料敏化太陽能電池的光電轉換性能研究》是依託東北師範大學，由許林擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：多酸調控染料敏化太陽能電池的光電轉換性能研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：許林
• 依託單位：東北師範大學

項目摘要

由於矽基半導體材料為主的太陽能電池製作工藝複雜、生產成本高，所以染料敏化的半導體太陽能電池(DSSC)的研究成為最頗受關注的前沿領域。多酸是一類骨架結構中含Mo、W、V等過渡元素的多金屬氧簇陰離子，具有確定的結構和特異的物理化學性質.多酸是電子接受體，並且具有與金屬氧化物類似的能帶結構。本項目主要從設計組裝多酸/TiO2/酞菁染料 體系太陽能電池入手，研究該體系中的電子傳輸和複合機制。利用綜合的實驗方法來獲取電子壽命、電子擴散長度、界面間電子遷移幾率等重要參數和信息，以建立和證實我們提出淺電子陷阱模型，為解決多酸調控光電轉換性能的關鍵科學問題提供理論和實驗依據。這些無機化學和物理化學交叉的研究結果對開拓和發展多酸在染料敏化半導體太陽能電池中的實際套用具有重要意義。

結題摘要

太陽能作為一種純淨的可再生能源，具有其它能源所不可比擬的優勢。考慮到低成本和可實現高轉換效率的優勢，染料敏化的半導體太陽能電池已經成為當今太陽能利用研究中引人注目的前沿領域。本項目旨在解決利用多酸調控酞箐染料敏化太陽能電池性能中的關鍵科學問題。首先製備了多酸/TiO2複合光陽極，進而研究了不同多酸種類和含量對TiO2光電性能的影響，通過光電流、I-V曲線和電化學阻抗譜測試考察了TiO2光陽極和多酸/TiO2複合光陽極的光電性能、電子轉移和複合性質。研究發現，多酸的種類和含量對光陽極光電性能具有顯著的影響。另外，設計組裝了以多酸修飾的TiO2為光陽極的酞菁染料敏化太陽電池器件，通過I-V曲線、電化學阻抗譜、開路光電壓衰減曲線等測試獲得了光電轉換效率、界面間電子遷移機理、光生電子複合幾率等重要參數和信息，揭示了多酸的引入對電池光伏性能的影響，合理解釋了多酸的“淺電子陷阱”假設和作用機理。通過研究多酸/鈣鈦礦複合物 (PW12/CH3NH3PbI3)的光電導性質，從實驗上證明了多酸的引入明顯的抑制了鈣鈦礦光生電子-空穴的複合，從而提高了鈣鈦礦的光電轉換性能。首次發現多酸能夠誘導奧斯瓦爾德熟化過程從而促進鈣鈦礦晶粒生長。總之，本項目的研究結果不僅達到了利用多酸引入而提高酞菁染料敏化太陽能電池性能的目的，而且為進一步提高染料敏化太陽電池的性能提供了設計思路和實驗依據。