《紅外－可見全吸收染料敏化太陽能電池用敏化材料》是依託大連理工大學,由武素麗擔任醒目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：紅外－可見全吸收染料敏化太陽能電池用敏化材料
- 依託單位：大連理工大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：武素麗
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目針對目前染料敏化太陽能電池所用敏化染料對占太陽光48%的紅外光幾乎沒有開發利用的問題，採用對紅外光有強吸收的上轉換髮光材料和光譜性能與之匹配的敏化染料共同使用，利用上轉換髮光材料將近紅外光轉化為可被敏化染料吸收的可見光，實現對太陽光中的紅外光和可見光的全利用。通過對不同稀土離子摻雜到不同基質中製備的納米上轉換髮光材料的吸收和發射光譜的研究，建立其組成與光譜性能的內在關係，達到拓寬其吸收光譜和提高上轉換效率的目的；通過研究納米上轉換材料的粒徑大小、晶型、形貌和表面性能等因素對產品吸收和發射光譜的影響，探索上轉換髮光材料的產品特性對紅外光利用性能的影響規律；通過製備條件調節上轉換材料的發射波長和對染料進行結構修飾調節染料的吸收波長，尋找納米上轉換材料與敏化染料的匹配性；最終通過對太陽光中的紅外光和可見光的全利用以期提高染料敏化太陽能電池的效率。
結題摘要
本項目針對目前染料敏化太陽能電池所用敏化染料對占太陽光48%的紅外光幾乎沒有開發利用的問題，合成對紅外光有強吸收的上轉換髮光材料，將其套用於染料敏化太陽能電池，實現對太陽光中的紅外光和可見光的全利用。 首先採用水熱-溶劑熱法合成NaYF4:Yb,Er納米晶體。在以油酸(OA)為配體時，通過少加或不加NaOH，降低反應液的pH值，NaYF4:Yb,Er的發光強度顯著增強，以pH=8.3條件下合成的NaYF4:Yb,Er為參照(常規法合成)，當pH值為7.4, 6.9和5.9時，NaYF4:Yb,Er 在544 nm綠光處的發光強度分別增強了32, 42和48倍。 改變配體中的碳鏈長度，分別選擇丁酸、己酸、癸酸、十四酸為新的配體與常規配體油酸水熱-溶劑熱法合成NaYF4:Yb,Er納米晶體，隨著單羧酸配體中碳鏈長度的增長，NaYF4:Yb,Er的發光強度逐漸減弱，與油酸相比，丁酸、己酸、癸酸和十四酸合成的NaYF4:Yb,Er 544 nm綠光處的發光強度分別增強了25, 21, 6.6和3倍。以不同碳鏈長度的配體合成的NaYF4:Yb,Tm 發光強度具有相同的規律。 利用納米異質結構的形成有利於異質結構中兩種材料電荷傳遞的特點，將NaYF4: Yb3+, Er3+與TiO2製備成納米異質結構。TiO2/UCNPs納米異質結構中，兩者之間生成了共有界面，大大提高了由UCNPs到TiO2導帶電子注入的可能性。將該納米異質結構套用於染料敏化太陽能電池的光陽極，電池的效率比未加入上轉換材料的電池提高了17%。這個效率提高的結果主要是由於電子直接由UCNP注入到TiO2導帶造成的。
