《複合殼層納米電纜陣列的能帶調控機制及其光伏特性》是依託湖北大學，由王浩擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：複合殼層納米電纜陣列的能帶調控機制及其光伏特性
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：王浩
- 依託單位：湖北大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
對納米電纜陣列量子點敏化太陽電池電極殼層進行微結構和組分調控、表面鈍化修飾等，能有效提高其光吸收效率和載流子傳輸性能。本項目擬在我們發展的溫和電化學沉積製備ZnO/CdTe納米陣列基礎上，採用CdSe/CdTe雙殼層敏化ZnO或TiO2構築納米電纜陣列電極，系統研究界面能級排序問題，探索微觀結構、電學特性與能級結構的關聯，揭示界面能帶調控提高載流子分離和傳輸速率的機制；研究鈍化層(ZnS或CdS)對ZnO(或TiO2)/CdSe/CdTe納米電纜陣列電池性能的影響，採用動態螢光發射光譜和瞬態吸收光譜探索鈍化層厚度與電子壽命、電子傳輸速率之間的聯繫，揭示鈍化層影響空穴傳輸的機制；研究過渡金屬(Co或Mn)摻雜對ZnO(或TiO2)/CdSe/CdTe納米陣列電池性能的影響，探明雜質能級對電子或空穴傳輸的影響機制。通過以上研究，將複合殼層納米電纜陣列太陽能電池光電能量轉換效率提高至7%。
結題摘要
項目圍繞核殼納米陣列主線，以載流子傳輸調控機制為重點，以新型納米陣列光伏器件為對象，以光伏性能提升為目標，開展了系統深入的研究。通過項目的研究，成功製備了ZnO/CdS, ZnO/CdTe/CdS, ZnO/ZnS/CdS, ZnO/MgO, ZnO/MgO/CuS, ZnO/PCBM/Cl摻雜CH3NH3PbI3, ZnO/CH3NH3PbI3/MoO3, ZnO/Al摻雜ZnO, TiO2/CdS，TiO2/ZnSe/CdSe，TiO2納米陣列/TiO2納米花或TiO2納米顆粒，TiO2/CH3NH3PbI3等系列單（雙）殼層核殼納米陣列光電極，運用這些電極分別研製了量子點敏化、染料敏化、有機聚合物、鈣鈦礦等新型太陽能電池，光伏自驅動光電探測器，半導體異質結型燃料電池等多種類型的光伏器件。主要研究內容包括：TiO2納米陣列單（雙）殼層核殼光電極量子點敏化太陽電池，ZnO基複合核殼納米陣列太陽能電池載流子傳輸特性與光伏性能，TiO2一維納米陣列+三維管狀納米花+納米顆粒複合核殼光電極及其敏化太陽能電池的性能，ZnO(TiO2)/GaN(CuS,Si)核殼納米陣列p-n結型光電二極體的光伏自驅動與光電探測性能，ZnO(TiO2)/CH3NH3PbI3核殼納米陣列光伏自驅動型光電探測器，新穎結構鈣鈦礦太陽能電池和燃料電池的設計與性能。揭示了界面梯度能級調控提高載流子分離和傳輸速率、抑制複合的機制，界面修飾鈍化缺陷的作用，Cl摻雜鈣鈦礦晶體提高激子擴散長度的規律，三維複合結構高染料吸附載量、超級光散射、快速電子傳導、低電子複合速率的原理，Al摻雜ZnO修飾界面、傳導電子、調節能帶的機理等。基於上述納米陣列的新型太陽能電池所獲得的最高效率分別達到10.3%（TiO2基納米陣列染料敏化太陽能電池，認證效率）、14.5%（ZnO基納米陣列鈣鈦礦太陽能電池）、18.39%（TiO2基納米陣列鈣鈦礦太陽能電池）。研究結果對新型納米陣列光伏器件的研究具有重要意義。項目發表SCI論文35篇、《中國科學.技術科學》1篇，其中SCI一區論文10篇，封面或封底論文3篇，申請中國發明專利5項（已授權3項，公開2項），授權實用新型專利1項。培養青年教師5人，博士生3人（已畢業獲學位3人），碩士生16人（已畢業獲學位9人）。
