基于旋节分相结构的染料敏化太阳电池阳极薄膜研究
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:51372083
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:80.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:E0207.无机非金属半导体与信息功能材料
- 结题年份:2017
- 批准年份:2013
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2014-01-01 至2017-12-31
- 项目参与者:田慧云; 张利; 耿晔; 李玉华; 田志华; 赵敬勇; 肖黎; 饶望平;
- 关键词:
项目摘要
The general nanoparticle TiO2 thin film anode used for the dye-sensitized solar cell (DSSCs) can be said to have a large specific surface area. However, it should be recognized that the boundaries among the contacting nanoparticles can work as the recombination centers, which would inhibit the migration of the photogenerated electrons to the collector. The spinodal phase separation structure (SPSS) films are of the desirable structures since they simultaneously show well-defined consecutive TiO2 skeleton structure, having less TiO2 grain bottleneck, and possess a high specific surface area for the dye adsorption. All of these advantages can effectively improve the photoelectric properties of the DSSCs. In the present study, TiO2 films with SPSS will be fabricated by using the polymerization raction of organic monomer. Comparaed with the conventional sol-gel method, the SPSS can be easilier fabricated in our study. The entire surface of the as-prepared film exhibit the unique SPSS structure. The structures of the film are strongly affected by the solution composition and can be easily controlled by the adjustment of the reaction condition, initial composition of component and type of monomers. The effect of the reactive monomer, the monomer concentration, the polymerization reaction condition, the composition of the start precursor solution, deposition process and heat-treatment condition on the morphology of the films will be carefully studied. In order to comprehend the reaction kinetics, theory simulations will be used to describe the phase separation process. The purpose of the study is to realize the controllable preparation of the films by establishing the relationship between the films structure and the preparation conditions, and finding the formation mechanism of the films The photoelectric properties of the as-prepared TiO2 films will be evaluated by using the TiO2 films as the DSSC anode. The relationship between the films structure and the photoelectric properties will be studied. These researches will provide useful theory and practice experiences for the design and preparation of TiO2 films with excellent photoelectric properties.
纳米晶TiO2阳极薄膜中含有大量的表面缺陷和晶界位阻,它们作为复合中心严重地阻碍了光生电子的传输,因此会衰减染料敏化太阳电池的光电性能。而具有旋节分相结构的TiO2薄膜能较好地解决这一难题。该种薄膜具有连续的TiO2骨架结构,不仅比表面积大,而且晶界位阻少,可为电子的传输提供一个良好的通道,进而有效地提高电池的光电性能,采用传统的溶胶-凝胶法却很难获得该种结构。有机单体的聚合反应能产生旋节分相,本研究将借助这一特性制备具有旋节分相结构的TiO2阳极薄膜,目的是通过对薄膜结构的调控实现太阳电池优良的光电性能。将系统研究溶胶组成、聚合条件、薄膜的水解-缩聚反应、薄膜的表面修饰等对薄膜结构的影响规律,建立旋节分相结构与反应条件之间的联系,通过对薄膜中TiO2结构的生长特性研究,揭示其形成机理,进而实现薄膜结构的可控。研究太阳电池的性能及其与薄膜结构之间的关系,最终获得具有优良性能的太阳电池。
结项摘要
本研究针对纳米晶TiO2 阳极薄膜中影响光生电子的传输的关键问题展开,采用聚合诱导相分离法制备了具有旋节分相结构的TiO2 薄膜。该种薄膜具有连续的TiO2 骨架结构,比表面积大、而且晶界位阻少,可为电子的传输提供一个良好的通道,进而有效地提高电池的光电性能。本研究借助有机单体的聚合反应能产生旋节分相这一特点,制备了具有旋节分相结构的TiO2 阳极薄膜。系统地研究溶胶组成、聚合条件、薄膜的水解-缩聚反应、薄膜的表面修饰等对薄膜结构的影响规律,建立旋节分相结构与反应条件之间的联系,通过对薄膜中TiO2 结构的生长特性研究,揭示了其形成机理,进而实现薄膜结构的可控制备。研究了太阳电池的性能及其与薄膜结构之间的关系,在阳极薄膜厚度为1μm的条件下,最终获得光电转换效率为5.69%的染料敏化太阳电池。在染料敏化太阳电池研究基础上,开展了气相辅助溶液法制备钙钛矿太阳电池研究。相比液相反应,气相反应能有效地避免溶剂化和水解反应,减少由此产生的复生结构,通过调整气相反应条件可对反应速度进行控制,进而获得均匀的薄膜。将系统研究影响钙钛矿薄膜结构的关键因素,阐明钙钛矿薄膜生长机制,实现其结构可控。探明太阳电池的光电性能与薄膜结构之间的关系,揭示电池内部载流子传输影响机制,最高实现了认证效率为19.2%钙钛矿太阳电池。
项目成果
期刊论文数量(14)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(8)
原位刻蚀法制备TiO_2纳米线阳极薄膜
- DOI:--
- 发表时间:2015
- 期刊:太阳能学报
- 影响因子:--
- 作者:肖黎;张永哲;许佳;姚建曦;戴松元;张兵;潘旭
- 通讯作者:潘旭
Effect of thermal treatment on TiO 2 nanorod electrodes prepared by the solvothermal method for dye-sensitized solar cells: surface reconfiguration and ...
热处理对溶剂热法制备的染料敏化太阳能电池TiO 2 纳米棒电极的影响:表面重构和...
- DOI:--
- 发表时间:2014
- 期刊:Journal of Power Sources
- 影响因子:9.2
- 作者:J Zhao;J Yao;Y Zhang;M Guli;L Xiao
- 通讯作者:L Xiao
Influence of the Porosity of the TiO2 Film on the Performance of the Perovskite Solar Cell
TiO2薄膜的孔隙率对钙钛矿太阳能电池性能的影响
- DOI:10.1155/2017/4935265
- 发表时间:2017-02
- 期刊:International Journal of Photoenergy
- 影响因子:3.2
- 作者:Sun Xiaodan;Xu Jia;Xiao Li;Chen Jin;Zhang Bing;Yao Jianxi;Dai Songyuan
- 通讯作者:Dai Songyuan
Halogen versus Pseudo-Halogen Induced Perovskite for Planar Heterojunction Solar Cells: Some New Physical Insights
平面异质结太阳能电池的卤素与伪卤素诱导钙钛矿:一些新的物理见解
- DOI:10.1021/acs.jpcc.7b10018
- 发表时间:2017-12-28
- 期刊:JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY C
- 影响因子:3.7
- 作者:Chen, Jing;Xu, Jia;Yao, Jianxi
- 通讯作者:Yao, Jianxi
Efficient planar perovskite solar cells prepared via a low-pressure vapor-assisted solution process with fullerene/TiO2 as an electron collection bilayer
以富勒烯/TiO2作为电子收集双层,通过低压蒸汽辅助溶液法制备高效平面钙钛矿太阳能电池
- DOI:10.1039/c6ra14372e
- 发表时间:2016-08
- 期刊:RSC Advances
- 影响因子:3.9
- 作者:Zhou zhen;Xu Jia;Xiao Li;Chen Jin;Tan Zhanao;Yao Jianxi;Dai Songyuan
- 通讯作者:Dai Songyuan
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- 影响因子:--
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- 通讯作者:姚建曦
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- DOI:--
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- 影响因子:--
- 作者:古丽米娜;姚建曦;饶望平;赵敬勇
- 通讯作者:赵敬勇
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- 影响因子:--
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- 通讯作者:张汉
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- DOI:--
- 发表时间:--
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- 影响因子:--
- 作者:李晓天;古丽米娜;陈悦;姚建曦
- 通讯作者:姚建曦
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- DOI:--
- 发表时间:--
- 期刊:材料科学与工程学报
- 影响因子:--
- 作者:陈诺夫;姚建曦;白一鸣;高桥雅英;横尾俊信
- 通讯作者:横尾俊信
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