《有序分級結構柔性光陽極材料的製備與性能研究》是依託北京科技大學，由郭敏擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：有序分級結構柔性光陽極材料的製備與性能研究
- 依託單位：北京科技大學
- 項目負責人：郭敏
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
新型高效穩定柔性染料敏化太陽能電池是太陽能研究領域的重要發展方向。本項目以金屬絲網為柔性基底，採用低溫水熱及原位電沉積的方法，在其上可控制備半導體有序分級微/納米陣列結構，構建高密度光子吸收界面與光生電荷高效分離傳輸通道共存的結構體系，同時實現高效捕光和載流子的快速分離輸運；以金屬絲網基半導體有序分級結構為光陽極，探索分級結構的生長密度、尺寸、形狀、複合層等因素對其光電轉換效率的影響規律，闡明光生電子-空穴在有序分級微/納米結構中的分離及傳輸機理；研究基於金屬絲網基有序分級結構為光陽極，金屬絲網基導電聚合物薄膜為對電極的柔性染料敏化太陽能電池的製備方法，闡明導電聚合物薄膜的微觀結構、導電性及與基底的結合性對電池光電轉換特性的影響規律及其電子傳輸機制的影響。為構建新型高效穩定柔性染料敏化太陽能電池提供新的研究思路，具有重要的理論和實際意義。
結題摘要
新型高效穩定柔性染料敏化太陽能電池(DSSCs)是太陽能研究領域的重要發展方向。金屬絲網基半導體納米結構光陽極是決定該類電池性能的基礎，如何在柔性導電基底上構建高密度光子吸收界面與光生電荷高效分離傳輸通道共存的結構體系，是相關研究面臨的挑戰。本項目以金屬絲網為柔性基底，研究可控制備半導體有序分級微/納米陣列複合結構的方法，闡明不同形式微納複合結構與光電轉換性能之間的內在聯繫，發展構建全柔性DSSCs的新方法。 主要研究內容包括：以金屬絲網為柔性基底，可控制備半導體有序分級微/納米陣列複合結構，構建高密度光子吸收界面與光生電荷高效分離傳輸通道共存的結構體系；以金屬絲網基半導體有序分級結構為光陽極，闡明微結構對其光電轉換效率的影響規律，揭示光生電子在有序分級微/納米結構中的分離及傳輸機理；探索基於金屬絲網基有序分級結構為光陽極的全柔性染料敏化太陽能電池的製備方法。 主要研究結果包括：（1）採用電沉積方法，在柔性不鏽鋼網基底上，實現了可控制備ZnO有序分級微/納米陣列結構光陽極，闡明了電沉積條件對ZnO形貌、生長密度、取向的影響規律。（2）採用水熱法，在柔性鈦網基底上製備得到了有序TiO2納米線/納米片陣列分級結構、TiO2納米線陣列/Nb5+-TiO2納米粒子以及TiO2納米線陣列/上轉換髮光Er3+-Yb3+-TiO2納米粒子複合結構光陽極，闡明了水熱生長條件對於微納複合結構合成過程的影響規律，實現了可控制備。（3）闡明了光生電子在有序微/納米結構光陽極中的分離及傳輸機理，揭示了微觀形貌與DSSCs光電轉換效率之間的相互依存關係。（4）發展出基於金屬絲網基有序微/納米結構全柔性DSSCs的製備方法。 我們發展出的基於金屬絲網基有序微/納米結構全柔性DSSCs製備方法，為構建新型高效穩定柔性DSSCs提供新的研究思路，具有較為重要的科學意義和實際意義。
