新型柔性染料敏化太陽電池研究

《新型柔性染料敏化太陽電池研究》是依託北京大學，由鄒德春擔任負責人的重點項目。

基本介紹

• 中文名：新型柔性染料敏化太陽電池研究
• 項目負責人：鄒德春
• 項目類別：重點項目
• 依託單位：北京大學

項目摘要

染料敏化太陽能電池（DSSCs）具有相對高效、廉價、環保等諸多優點。但傳統硬性平板式DSSC在產品多樣性設計以及在運輸、安裝、使用等方面受到很多限制。而柔性太陽能電池除了在一般套用中有其更方便的一面之外，更是能夠滿足軍事和宇航方面的某些特殊需求。但由於ITO等透明導電材料以及柔性基底材料等的制約，傳統柔性DSSC的發展一直受到柔性度、製備條件、耐受性、成本等因素的困擾，如何實現真正柔性且可用的柔性DSSC太陽能電池是一項重要的挑戰。.本課題擬以DSSC工作電極為主要研究對象，從結構設計出發，開發出結構新穎，柔性度高、製備條件溫和、材料可選面寬的新型柔性工作電極結構。重點研究這種新型太陽能電池中的外光捕獲，載流子產生及傳輸等基本科學問題。在新技術層面徹底使DSSC擺脫ITO等透明導電氧化物類材料的限制。建立一套具有獨立智慧財產權的、耐高溫燒制、低導電損耗，低成本的新型柔性DSSC技術及製備方案

結題摘要

本項目緊密圍繞新型柔性染料敏化太陽能電池的器件結構設計、材料合成、新材料的最佳化選擇等研究思路，以提高器件性能為最終目的，製備得到了一系列高性能的柔性纖維態染料敏化太陽能電池。截止目前，我們成功製備了光電轉化效率超過1.5%全固態纖維染料敏化太陽能電池和尺寸超過10cm的平均光電轉化效率在5%~7%的液態柔性纖維染料敏化太陽能電池。為了降低電池的製備成本，碳纖維、棉線纖維、墨水碳等廉價易得商業化批量大生產的材料被成功套用到我們的新型態染料敏化電池中，製備得到的器件的光電轉化效率達到5%以上。同時我們第一次實現了全碳基底的光伏電池。為了結合本新型電池的光陽極背受光的特點，新型的硫化小分子和離子液體氧化還原電對被成功的套用到這種新型電池中。實驗表明，石墨、碳纖維等碳材料對該類電對具有很好的催化活性。本項目的另一個成果是第一次實現了聚光電池，提出了一種光陽極和對電極交替排列製備電池模組的實現雙面發電的方法。本項目建立了規範的纖維態電子器件的表征測試系統包括硬體和軟體，並將太陽能放電和儲能相結合，提出了纖維光伏電池和纖維態超級電容器結合的產能和儲能體系。 通過本項目的實施，相關研究從基金委重點項目提前發展成了國家重大科學研究計畫項目（2011年啟動，項目編號（2011CB933300）：首席科學家：鄒德春教授）；與此同時研究內容從初期的柔性染料敏化太陽能電池拓展到了基於微納米結構的柔性可編織光伏電池，把剛處於發展初期的纖維電子學領域向纖維光電子學領域進行了拓展，為我國在相關領域爭取到了國際領先的地位。 藉助本項目平台，我們在與柔性纖維太陽能電池相關的基礎問題到初期套用拓展等方面都開展了深入研究，不斷探索新型柔性光伏電池新的套用。通過設計和構築新型光伏電池的器件單元和模組結構，新型電池的器件形態更加多樣化，此類光伏電池的研究理念也開始逐步向其它種類的電子器件滲透，給納米電子學，半導體器件學以及新興的纖維電子學增添了更加豐富的內容。同時隨著纖維光伏電池效率的不斷提高，作為一種全新的可再生能源技術，其套用前景也越來越受到學術界和產業界的關注。