《TiO2/量子點/電解質間電子輸運的超快動力學研究》是依託華中科技大學，由龍華擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：TiO2/量子點/電解質間電子輸運的超快動力學研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：龍華
- 依託單位：華中科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
量子點敏化太陽能電池是下一代太陽能電池研究的熱點之一，對解決能源短缺和環境污染具有重要的科學意義和套用價值，提高量子點敏化太陽能電池的能量轉換效率是目前亟待解決的關鍵問題。TiO2-量子點-電解質間電子輸運過程中電荷的產生和複合是決定電池能量轉換效率的關鍵過程。採用泵浦-探測技術對這一超快動力學過程開展研究，探測不同微結構及摻雜的TiO2薄膜對電子輸運過程帶來的影響，探測不同種類和尺寸的量子點對電子輸運過程的影響，並以實驗結果為基礎，建立合理的超快動力學理論模型。本項目不僅為改良量子點敏化太陽能電池的結構、提高其能量轉換效率提供理論依據，也可促進物理、光學、化學、材料和能源等學科的交叉融合，有著重要的學術意義。
結題摘要
TiO2/量子點/電解質間電子輸運過程中電荷的產生和複合是決定電池能量轉換效率的關鍵過程。研究半導體量子點與TiO2薄膜之間的電子輸運和能量轉移過程在能源、生物探測、電化學、光催化方面具有重要意義。項目採用多種光譜技術探測了TiO2薄膜和半導體量子點之間的電子輸運過程，並詳細研究了金屬納米顆粒對於這一能量轉移過程帶來的影響，探測不同種類和尺寸的量子點的影響，並以實驗結果為基礎，深入分析了其中的物理機制。在執行過程中，我們是按照項目任務書的要求展開研究工作的。我們採用脈衝雷射沉積法、納米球刻蝕法製備不同晶型和晶粒尺寸的TiO2薄膜以及不同金屬摻雜的TiO2薄膜，通過旋塗法製備了半導體量子點/TiO2樣品、半導體量子點/納米金屬顆粒陣列等樣品，並通過改變反應條件來調節納米金屬顆粒陣列的尺寸和周期，對樣品的吸收光譜、螢光光譜、超快光譜等光譜特性進行了詳細研究，詳細研究了CdTe量子點或CdSe/ZnS量子點與TiO2薄膜以及納米金屬顆粒之間的能量傳遞過程，對其中的能量轉移物理機制進行了深入的探討，結果表明當量子點與TiO2薄膜直接接觸時，能量由量子點傳遞給TiO2，半導體量子點的螢光被猝滅；當量子點與金屬納米顆粒接觸時，量子點吸收光子能量後傳遞給金屬顆粒，半導體量子點的螢光也被猝滅，該過程與金屬納米顆粒的表面等離子共振峰位和量子點的吸收峰峰位之間的重疊程度密切相關；當金屬納米顆粒與半導體量子點之間存在一定厚度的隔離層時，金屬納米顆粒的局域場增強效應以及金屬納米顆粒和量子點之間的耦合將使得量子點的螢光壽命縮短，螢光強度可極大增強。本項目不僅為改良量子點敏化太陽能電池的結構、提高其能量轉換效率提供理論依據，也可促進物理、光學、化學、材料和能源等學科的交叉融合，有著重要的學術意義。
