染料敏化太阳能电池光电极界面栅栏构筑及界面电荷转移机制

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51472154
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    83.0万
  • 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:
    2018
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2018-12-31

项目摘要

The charge recombination reaction on the "TiO2/dye/electrolyte" interface of dye sensitized solar cells (DSCs) is the main reason which results in the photoelectric conversion efficiency lowing so much than the theoretical value. One strategy is to develop new interface structure to control the interface properties precisely. The aim of this program is to design and construct "fence-like" insulating layers on the interface, which will not reduce the dye loading, and not block the injecting process of the photogenerated electron from the excited dye to the conduction band of TiO2. The "fence-like" insulating layer can inhibit the charge recombination reaction on the interface and show the plasmon-enhanced effect. The research contents include the construction of "fence-like" insulating layer, the investigation of the interactions between insulating layer and TiO2, dye, electrolyte respectively, and the analysis of the effects of the interactions on the optical and electrochemical properties of DSCs. Based on the analysis results, the working mechanism of "fence-like" insulating layer on the performance of DSCs will be discussed. The charge recombination process on the interface can be inhibited by controlling the insulating layer precisely. The achievements of the research will be helpful for understanding the electron transfer process better and developing new structures and methods to inhibit the charge recombination on the interface. Furthermore, the research results will promote the improvement on the photoelectron conversion performance of DSCs, and accelerate the development of DSCs.
"TiO2/染料/电解质"界面电荷复合是造成染料敏化太阳能电池实际效率远低于理论值的一个重要原因。对界面结构和特性进行精细调控是抑制界面电荷复合的关键。本项目拟从界面结构设计出发,构造基于"栅栏"结构的界面隔离层,既不减少染料吸附量、不阻隔光生电子从染料向TiO2导带的注入,同时有效抑制界面电荷复合反应,兼具表面等离子体增强效应;明确界面"栅栏"与TiO2、染料、电解质之间的相互作用,及其对光的吸收性能、电荷传输与界面转移等微观行为的影响规律;阐明界面"栅栏"结构和组成对载流子在界面的行为及电池光电转换性能的作用机制;实现对载流子界面行为的调控。本项目的研究成果有助于从微观层面进一步认识界面载流子行为,并为开发抑制界面复合反应的新方法、新结构提供更加丰富的理论基础,有助于进一步提高染料敏化太阳能电池效率,促进染料敏化太阳能电池的发展。

结项摘要

染料敏化太阳能电池是一种基于有机染料-无机纳米半导体晶体相结合的光电转换器件,具有吸收光谱范围宽、易加工、可柔性化、可连续化涂布生产等优势。染料敏化太阳能电池的理论转换效率超过30%,然后目前的最高记录还未超过15%。“TiO2/染料/电解质”界面电荷复合是造成染料敏化太阳能电池实际效率远低于理论值的一个重要原因,因此对界面结构和特性进行精细调控是抑制界面电荷复合的关键。本项目从界面结构设计出发,构造TiO2-R 结构、TiO2-AuxAg1-x-HS-R 结构、TiO2-AuxAg1-x-HS-R-SiO2 等不同“栅栏”结构的界面隔离层,同时研究了高透明导电的导电玻璃、高催化活性的对电极,以及采用透明导电纳米晶增加光电极收集效率,在既不减少染料吸附量、不阻隔光生电子从染料向 TiO2 导带的注入的同时,有效抑制界面电荷复合反应,兼具表面等离子体增强效应。经过界面“栅栏”修饰,光电转换效率提高超过10%。通过研究,明确了界面“栅栏”其对光的吸收性能、电荷传输与界面转移等微观行为的影响规律,阐明了界面“栅栏”结构和组成对载流子在界面的行为及电池光电转换性能的作用机制,实现对载流子界面行为的调控。本项目的研究成果有助于从微观层面进一步认识界面载流子行为,并开发抑制界面复合反应的新方法、新结构。

项目成果

期刊论文数量(16)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(5)
Valence Band Edge Shifts and Charge-transfer Dynamics in Li-Doped NiO Based p-type DSSCs
锂掺杂 NiO 基 p 型 DSSC 中的价带边缘位移和电荷转移动力学
  • DOI:
    10.1016/j.electacta.2015.12.026
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Electrochimica Acta
  • 影响因子:
    6.6
  • 作者:
    Wei Lifang;Jiang Linpeng;Yuan Shuai;Ren Xin;Zhao Yin;Wang Zhuyi;Zhang Meihong;Shi Liyi;Li Dongdong
  • 通讯作者:
    Li Dongdong
High-Performance Dye-Sensitized Solar Cells Based on Colloid–Solution Deposition Planarized Fluorine-Doped Tin Oxide Substrates
基于胶体溶液沉积平坦化氟掺杂氧化锡基板的高性能染料敏化太阳能电池
  • DOI:
    10.1021/acsami.8b01737
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    ACS Applied Materials & Interfaces
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    Zhang Jinyin;Lou Yanyan;Liu Miaomiao;Zhou Hualan;Zhao Yin;Wang Zhuyi;Shi Liyi;Li Dongdong;Yuan Shuai
  • 通讯作者:
    Yuan Shuai
Synthesis of anatase/brookite TiO2–Bi2WO6 multiheterojunction and its photocatalytic properties under visible-light irradiation
锐钛矿/板钛矿TiO2-Bi2WO6多异质结的合成及其可见光照射下的光催化性能
  • DOI:
    10.1007/s11164-018-3291-6
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Anatase/brookite TiO2–Bi2WO6 multiheterojunction Interface structure Carrier separation Photocatalyt
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Zhang Meihong;Fang Yuqian;Zhao Yin;Wang Zhuyi;Shi Liyi;Zhang Jianping;Yuan Shuai
  • 通讯作者:
    Yuan Shuai
In situ synthesis of tungsten-doped SnO2 and graphene nanocomposites for high-performance anode materials of lithium-ion batteries
原位合成钨掺杂SnO2和石墨烯纳米复合材料用于高性能锂离子电池负极材料
  • DOI:
    10.1021/acsami.7b03705
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    ACS Applied Materials & Interfaces
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    Wang Shuai;Shi Liyi;Chen Guorong;Ba Chaoqun;Wang Zhuyi;Zhu Jiefang;Zhao Yin;Zhang Meihong;Yuan Shuai
  • 通讯作者:
    Yuan Shuai
Fence constructed at a semiconductor/electrolyte interface improving the electron collection efficiency of the photoelectrode for a dye-sensitized solar cell
在半导体/电解质界面构建的栅栏提高了染料敏化太阳能电池光电极的电子收集效率
  • DOI:
    10.1021/acsami.6b13069
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    ACS Applied Materials & Interfaces
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    Liu Hongzhen;Lou Yanyan;Jungsuttiwong Siriporn;Yuan Shuai;Zhao Yin;Wang Zhuyi;Shi Liyi;Zhou Hualan
  • 通讯作者:
    Zhou Hualan

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异步LC-DS-CDMA信号的盲解扩
  • DOI:
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  • 期刊:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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袁帅的其他基金

基于三维导电网格的染料敏化太阳能电池及其载流子传输机制研究
  • 批准号:
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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