《染料敏化太陽能電池光陽極結構的仿生設計與可控制備》是依託華中科技大學，由廖廣蘭擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：染料敏化太陽能電池光陽極結構的仿生設計與可控制備
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：廖廣蘭
- 依託單位：華中科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
染料敏化太陽能電池是當前研究熱點之一，有著十分廣闊的產業化前景，如何提高其光電轉換效率是目前的研究重點也是研究難點，而其中光陽極則是影響光電轉換性能的最主要因素之一，成為了技術發展的關鍵。本項目針對染料敏化太陽能電池光陽極結構性能要求，借鑑典型生物微納結構的優異光吸收特性，系統深入研究其優異光吸收特性原理及與結構包括材料組織、微納結構形態、特徵尺度以及分布等特徵參數的關係，採用分形自相似設計方法建立多因素約束光陽極性能結構模型，探討其仿生設計及製備工藝，解決結構參數設計的最佳化問題，以及大面積微納尺度結構製備的工藝耦合問題，實現光陽極結構的可控制備，從而為光陽極結構的設計與製備提供理論支持和技術手段，為提高染料敏化太陽能電池光電轉換效率、推動太陽能技術的大規模套用提供新工藝、新方法。
結題摘要
能源危機以及太陽能的利用日益得到關注，而染料敏化太陽能電池自1991年開始逐漸成為了研究熱點，但是其電解質等一系列問題一直沒有很好解決。自2009年引入鈣鈦礦敏化劑後拉開了鈣鈦礦太陽能電池研究的序幕，短短几年時間內鈣鈦礦太陽能電池取得了突飛猛進發展，能量轉換效率已超過了染料敏化太陽能電池等，成為了當前的研究熱點。本項目結合課題組在微納製造方向積累的豐富經驗，搭建了相關的實驗平台，前期圍繞染料敏化太陽能電池的光陽極結構開展研究探索，製備出了超疏水寬波段抗反射矽基微納結構、基於衍射光刻的微納米結構、仿蝶翅的微納米分級複合結構、基於金屬催化輔助刻蝕的矽微米線、TiO2納米棒複合結構、以及量子點敏化的Si/ZnO微米/納米複合分級結構，並開展了上述結構在光解水制氫中的套用探索。後續逐漸調整研究內容，著力開展基於鈣鈦礦敏化的鈣鈦礦太陽能電池研究，成功製備出了低溫工藝碳對電極鈣鈦礦太陽能電池，具有良好的穩定性，能有效驅動LED發光和小葉輪旋轉。相關工作共發表SCI論文26篇，申請國家發明專利16項，授權6項，也為開發面向柔性電子的低溫工藝微能源器件奠定了良好的基礎。
