《染料敏化太陽能電池低聚物準固態電解質研究》是依託寧波大學，由諸躍進擔任負責人的國家自然科學基金資助面上項目。
基本介紹
- 中文名：染料敏化太陽能電池低聚物準固態電解質研究
- 依託單位：寧波大學
- 項目負責人：諸躍進
- 項目類別：面上項目
項目簡介,結題摘要,
項目簡介
染料敏化太陽能電池準固態電解質相比液體電解質,具有機械性能好,電池穩定性高,能有效防止電解質泄漏,使用壽命延長等優點，已成為電池的研究重點之一。本項目把低聚物套用到準固態電解質中，製備低聚物準固態電解質，利用低聚物分子直徑小的特點，提高電解質在多孔膜中的滲透效果。同時，採用添加增塑劑、交聯劑和無機鹽粒子方法等對電解質進行改性，分析電解質的離子導電機理，提高其電導率。其次，製備新型氧化還原電對低聚物準固態電解質，以及有機空穴傳輸材料/氧化還原電對複合低聚物電解質體系，探討新型電解質體系的載流子傳輸機理。希望通過研究，獲得導電性能好的低聚物準固態電解質，闡明電解質的導電機理，進一步提高染料敏化納米晶太陽能電池的光電轉換效率。
結題摘要
準固態染料敏化太陽能電池的聚合物電解質電導率是影響其光電轉換效率的重要因素。本項目採用混合增塑劑改性聚合物電解質，有效降低了電解質的結晶度，提高了離子電導率，短路電流達到15.23mA/cm2，效率能達到6.79%；採用性能互補混合改性劑對聚合物電解質改性，可以同時提升短路電流和開路電壓，效率提高10%；還採用核殼結構納米TiO2微球作為電池的散射層，光電流密度至18.6 mAcm-2，較單層納米晶、實心球TiO2散射層的電池效率分別提高了29 %和4 %；製備了球塊狀硫化鎳、花瓣狀硫化納、層片狀硫化鈷作為對電極，獲得的光電轉化效率與Pt對電極相當，可以降低電池的製備成本。鈣鈦礦太陽能電池的製備工藝、鈣鈦礦能級結構、界面電荷複合、空穴傳輸材料性能等是影響鈣鈦礦太陽能電池性能的關鍵因素。本項目提出一種多步緩慢退火法，可以得到幾乎100%覆蓋率和晶體高度取向的鈣鈦礦薄膜，是製備高效可重複的平面異質結結構鈣鈦礦太陽電池的有效方法；採用長鏈烷基矽烷偶聯劑修飾改性鈣鈦礦表面，形成一層分子層，有效提高了器件穩定性並抑制了電池界面電子複合；採用強氧化劑 F4-TCNQ 作為空穴傳輸層的 p 型摻雜劑，器件具有比基於 Li-TFSI 摻雜的空穴傳輸層的同類器件具有更好的穩定性；確定用CuI氧化spiro-MeOTAD後的能級與鈣鈦礦層的能級更為匹配，有利於電池性能的提高，為尋找spiro-MeOTAD的廉價氧化物提供了一種新思路；鈣鈦礦鉛位的銻Sb元素的摻雜，提高了鈣鈦礦的導帶能級，增加了電池內部的內建電勢，電池效率得到提高。低溫（180℃以下）製備了SnO2-TiO2複合電子傳輸材料，它與鈣鈦礦具有很好的能級匹配，它有助於更好的電荷提取，並且顯著減少了電子傳輸層/鈣鈦礦界面的電子和空穴的複合。通過在鈣鈦礦骨架中引入少量鋰離子和外來碘離子，在鈣鈦礦材料中形成了外來的n/p型摻雜，它有助於電池內建電場的提高以及載流子的迅速抽取，對電池性能提高以及器件穩定性有積極作用。
