染料敏化太陽電池工作中界面電荷轉移過程的研究

《染料敏化太陽電池工作中界面電荷轉移過程的研究》是依託吉林大學，由王英惠擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：染料敏化太陽電池工作中界面電荷轉移過程的研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：王英惠
• 依託單位：吉林大學

項目摘要

本項目將以獲取染料敏化太陽電池工作條件下的界面電荷轉移動力學信息為目標，利用LED光源作為偏置光，獲得不同光強下處於工作狀態的電池，並對其相關的動力學開展探測。本項目擬從電子注入、染料再生、載流子輸運和電荷複合（包括同氧化態染料和氧化還原電對中的氧化物種之間的反應）等過程入手，解析在工作條件下電子在電池中各個界面上的遷移過程，深入理解電荷遷移對器件光電流和光電壓的調控程度。本研究將對原有的實驗方法做進一步改進，升級實驗平台，以診斷器件工作時電池內發生的光物理和光化學過程，為今後設計分子，改進器件性能提供理論基礎和實驗依據。

結題摘要

在研究染料敏化太陽電池中界面電荷轉移過程中，新型材料的合成、器件結構的改進離不開對材料本身的光物理特性及電池中電荷轉移機制的詳細理解。本項目針對有機共軛分子及對吸附有機共軛分子的TiO2納米晶薄膜的光致激發動力學進行了理論和實驗研究，獲得了如下的研究成果：（1）建立了飛秒瞬態吸收光譜研究系統，其精度和國際上報導的同類系統精度相同；（2）研究了一系列具有不同π共軛基團的給受體結構的分子，發現它們中的一些具有電荷轉移態（光致激發之後的中間態）；（3）隨著π共軛基團的延伸，吸收光譜得以拓寬，其分子內電荷轉移特性和分子間相互作用明顯增強；（4）當分子吸附在TiO2納米晶薄膜上時，直接吸附的染料分子受激後電荷會轉移到TiO2納米晶中，而另一部分通過分子間相互作用吸附在染料分子上的其餘染料分子則會退激到基態，故一味增加π共軛基團雖然可以拓寬光譜，但也會在一定程度上影響器件性能；（5）具有光子晶體結構和電漿激元特性的電池，其性能會有一定的提高，為了探索這類新型電池中的電荷轉移特性，我們開展了一部分光子晶體和電漿激元調控有機共軛分子光物理特性的工作，為進一步研究它們對電荷轉移工作產生的影響奠定基礎；（6）將研究工作拓展到聚合物異質結領域，針對其中的熱激子解離過程和輻照強度依賴的雙分子複合過程開展了初步的探索工作。