《柔性染料敏化太陽電池的彎曲失效機理研究》是依託西安交通大學，由楊冠軍擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：柔性染料敏化太陽電池的彎曲失效機理研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：楊冠軍
- 依託單位：西安交通大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
柔性染料敏化太陽電池，具有可彎曲、重量輕和低成本等突出特徵，然而，由於對電池的柔性特徵尚無系統的定量評價方法，電池的彎曲失效機理尚不清楚，成為阻礙柔性電池發展的亟待解決的重要問題。本項目緊密圍繞電池在彎曲作用下為什麼會破壞的重要科學問題，首先提出採用彎曲實驗方法來系統定量地評價電池的柔性服役行為，表征彎曲作用對電池輸出特性的影響規律，通過研究光陽極TiO2薄膜在彎曲作用下電子傳遞性能與組織結構的演變規律，闡明TiO2薄膜的電學性能和組織結構的損傷過程規律，從而揭示出電池的彎曲失效機理。本項目擬揭示的電池彎曲失效機理，可為深入理解電池柔性服役行為及其力學機制提供理論依據，還可為高耐彎曲高性能TiO2薄膜及柔性電池的製備提供科學指導，對於推進柔性染料敏化太陽電池的高效化發展和提高電池的柔性服役穩定性具有重要科學意義。
結題摘要
柔性染料敏化太陽電池（DSSC），具有可彎曲、重量輕和低成本等突出特徵，然而，由於對電池柔性特徵尚無系統的定量評價方法，電池的彎曲失效機理尚不清楚，成為阻礙柔性電池發展的亟待解決的重要問題。本項目緊密圍繞電池在彎曲作用下為什麼會破壞的重要科學問題，首先提出電池柔性服役行為的彎曲評價方法，獲得了彎曲作用對電池結構層與輸出特性的影響規律，闡明了TiO2薄膜演變與損傷規律，揭示了電池彎曲失效機理，並提出了提高柔性電池效率和抗彎曲性能的示範性方法，完成了預定目標。具體研究進展如下：（1）系統研究了真空冷噴塗參數對薄膜電子傳遞性能和電池輸出特性的影響規律，發現了真空冷噴塗中溫度/壓力對納米多孔TiO2薄膜電子傳遞性能的協同增強效應，為柔性電池高性能納晶多孔薄膜製備奠定了基礎。（2）提出了適用於柔性DSSC的阻擋層低溫製備方法，形成了柔性DSSC單電池的製備工藝。（3）提出了化學鍍製備高效柔性鉑對電極的方法，揭示了離散顆粒結構Pt電極具有高催化活性和高抗彎曲能力的機理，為深入理解柔性DSSC彎曲服役行為提供了依據。（4）發現了柔性電池在彎曲服役中光伏性能顯著下降後的恢復現象，採用自主研製的柔性太陽電池彎曲實驗機，系統研究了柔性電池在彎曲作用下的性能變化規律，揭示了電池彎曲失效行為的TiO2薄膜開裂和剝落失效機理。（5）發現了柔性電池在彎曲作用下的奇異高效化現象，揭示了其電子傳遞性能各向異性演變機理，由此提出了基於可控彎曲、絕緣散射層等方法提高柔性DSSC效率和抗彎曲性能的方法。相關成果在Journal of Power Sources、Applied Surface Science等本領域高水平學術期刊發表SCI收錄論文11篇，通過可控彎曲提高柔性DSSC效率的技術申請發明專利1項，應邀做國際國內學術會議邀請報告5次。其中，面向高效抗彎曲柔性電池DSSC散射層真空冷噴塗製備工藝研究的工作，在第七屆亞太染料敏化與有機電池會議上獲得了“Top Ten Best Poster Awards”。本項目成果，為發展耐彎曲高性能TiO2薄膜及柔性電池製備技術提供了理論支撐，對深入理解電池柔性服役行為具有重要科學意義。
