《新型三維納米材料光伏電池的製備及性能研究》是依託哈爾濱工業大學，由王珊珊擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：新型三維納米材料光伏電池的製備及性能研究
- 依託單位：哈爾濱工業大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：王珊珊
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
三維納米材料光伏電池，是一種新型光伏電池結構，它是由零維納米顆粒、一維納米線和二維納米薄膜組成，它具有廉價、綠色、光電轉化效率高等優點。我們設計並提出了製備這種新型光伏電池的方法，針對一維高密度矽納米線表面較難製作成均勻、可控異質結的問題，提出了一種簡便、可行的製備工藝，即採用兩步法，在一維納米線陣列的表面形成均勻的半導體納米粒子包覆層，充分利用一維納米線巨大的比表面積，形成高效的納米粒子/納米線異質界面，再引入高導電性的碳納米管薄膜作為光陽極，以製備出具有較強光吸收、高效電荷拆分和收集能力的高光電轉化效率的新型三維納米材料光伏電池。此外，本項的研究對廉價、柔性和高效率光伏電池的開發具有實驗和理論指導意義。
結題摘要
在國家自然基金委的資金資助下，我們在新型三維納米材料的製備與組裝，納米材料異質結的構建，以及在光伏電池、超級電容器和光伏儲能一體化器件中的套用領域取得了一系列的突破性進展，積累了大量原創性學術成果，其中有部分成果正在進行企業產品轉化。順利的完成了預期目標，並且拓寬了研究領域。取得的成果如下： （1）成功建立了一種簡單、高效、通用的製備納米粒子/矽納米線異質結的工藝方法，可製備出一維納米線陣列的表面均勻包覆半導體納米粒子的高效異質結結構； （2）在國際上首次合成了具有超彈性性能的碳納米管/非晶碳多孔複合材料，具有優異的力學性能； （3）開發了一種簡單溫和的工藝製備石墨烯透明導電薄膜，厚度為10-20nm，可見光透過率大於85%，電導率455S/cm；其工藝簡單、成本低廉，可在手機觸控螢幕、LED顯示器以及薄膜太陽能電池等柔性器件領域套用； （4）開發出一種出導電性好，力學性能優異，柔性可編織的石墨烯複合纖維電導率為 415S/cm，用於可編織的柔性電極材料；（ 5）通過對不同維度的半導體納米材料的組裝、異質結製備工藝的最佳化，以及柔性電極的開發套用，製備出了多種具有高光電轉化效率的新型三維納米材料異質結光伏電池，目前效率在6%以上，尚有很大的提升空間； （6）製備了碳納米管/聚苯胺複合多孔材料並組裝成超級電容器，發現引入聚苯胺使質量比電容從約30 F/g提高到了753 F/g，通過在碳納米管和聚苯胺之間引入聚吡咯層，顯著提高了循環穩定性（1000次循環後保持90%以上）。碳納米管的三維導電網路以及表面均勻包覆的贗電容材料是提高電化學性能的兩個關鍵因素； （7）製備了中空管狀石墨烯/聚苯胺複合材料並組裝成扣式超級電容器，當電流密度為0.5A/g時，比容量最大可372F/g，比相同測試條件的石墨烯超級電容器的比容量提高近一倍； （8）利用納米材料的光伏性能和巨大比表面積，設計出了一種新型的光儲能超級電容器，為目前報導較少的光伏儲能電池的研究提供理論和實驗依據。
