新型碳基三维多级结构电极材料的构筑及在量子点敏化太阳能电池中的应用
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:51772073
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:60.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:E0208.无机非金属能量转换与存储材料
- 结题年份:2021
- 批准年份:2017
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2018-01-01 至2021-12-31
- 项目参与者:李亚光; 李晓苇; 杨琳; 卢琪; 张雪; 郝孟辉; 赵开封; 王晓慧; 眭惠东;
- 关键词:
项目摘要
Quantum -dot sensitized solar cells (QDSSCs) have broad prospect of research and application. The photoelectric conversion efficiency is mainly limited by the low charge collection efficiency in QDSSCs and resultant low short-circuit photocurrent density. The short circuit current density is limited by the low photo-induced charge collection efficiency insides the cell, and it is the important factor that affects QDSSCs photoelectric conversion efficiency, and the main reason is the competition between the charge transfer rate and the composite reation. In order to break the bottleneck of agglomeration, small specific surface area, and poor conductivity in the application of transition metal sulfide as electrode materials in QDSSCs, this project intends to prepare carbon nanofibers by electrospinning. The carbon nanotubes are synthesized in situ growth by using the template method. To achieve orientation-induced growth of transition metal sulfide electrode materials, a unique three-dimensional conductive network structure will be constructed as a support frame. By adjusting the preparation process parameters, effective control on the cell interface structure will be achieved. This project will reveale the mechanism of synergetic catalytic effect between the catalyst and the carrier of the composite material in pure organic electrolyte, explore the charge transfer mechanism across the cell interface and the micromechanism of the interfacial structure in the long-term stability of the cell, and analyze the key factors that affects the power conversion efficiency of the cell. The research findings of this project will provide experimental basis and theoretical reference for a higher level design of perfect performance of nano device sensitized by quantum dot which take advantage of solar energy.
量子点敏化太阳能电池(QDSSCs)具有广阔的研究和应用前景。光生电荷在电池内部的收集效率偏低带来的短路电流密度的限制是影响QDSSCs光电转换效率的重要因素,主要原因是电池内部的电荷传输速率与复合反应的竞争。对电极性能对QDSSCs的光电转化效率影响较大。针对目前过渡金属硫化物在QDSSCs对电极材料应用中存在的易团聚、比表面积小、导电性差等瓶颈问题,本项目拟借助静电纺丝法制备碳纳米纤维,结合模板法原位生长碳纳米管阵列,构建独特的三维立体多级结构作为支撑骨架,实现定向诱导生长过渡金属硫化物对电极材料,通过调控各种制备工艺参数实现电极界面结构可控构筑。揭示在纯有机相电解液体系中复合材料催化剂和载体间的协同催化作用机制,探索电池界面的电荷传输机理,以及界面结构对电池长期稳定性影响的微观机制,揭示影响电池效率的关键因素。本项目研究成果将为在更高层次上设计制备高性能量子点敏化太阳能纳米器件提供实际参考。
结项摘要
量子点敏化太阳能电池(QDSSCs)具有广阔的研究和应用前景。对电极性能对QDSSCs的光电转化效率影响较大。针对目前过渡金属硫化物在QDSSCs对电极材料应用中存在的易团聚、比表面积小、导电性差等瓶颈问题,展开了一系列的研究并取得了较好的成果。. 本项目借助静电纺丝法制备碳纳米纤维,结合模板法原位生长碳纳米管阵列,构建独特的三维立体多级结构作为支撑骨架,结合水热法,实现了定向诱导生长过渡金属硫化物对电极材料,结合XRD、SEM、TEM、EDS、XPS、氮气吸附仪、拉曼光谱仪等现代测试技术,结果显示CNFs有比较光滑的表面,直径在200 nm-300nm左右,复合材料均匀致密地生长在CNFs表面,复合材料具有丰富的孔状结构,增加了材料的比表面积,暴露更多的催化活性位点。获得一系列高度有序均匀排布、高比表面积的CNFs/CNTs/MSx复合材料的最佳可控制备工艺条件。该类材料用于敏化电池器件后均获得了优于传统Pt电极的光电转换效率。. 通过调控各种制备工艺参数实现了电极界面结构可控构筑。揭示了在纯有机相电解液体系中复合材料催化剂和载体间的协同催化作用机制,探索电池界面的电荷传输机理,以及界面结构对电池长期稳定性影响的微观机制,揭示了影响电池效率的关键因素。本项目的研究成果为在更高层次上设计制备高性能量子点敏化太阳能纳米器件提供了实验基础和理论依据。
项目成果
期刊论文数量(21)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(5)
An experimental and theoretical exploration of the role of tri-element metal-nonmetal nanohybrids in photovoltaics
三元金属-非金属纳米杂化物在光伏中作用的实验和理论探索
- DOI:10.1016/j.cej.2020.127491
- 发表时间:2020-10
- 期刊:Chemical Engineering Journal
- 影响因子:15.1
- 作者:Ling Li;JingShi;LishanZhang;KaifengZhao;Xiaoting Li;Wenming Zhang;Anders Hagfeldt;SiningYun
- 通讯作者:SiningYun
In situ grown MnCo2O4@NiCo2O4 layered core-shell plexiform array on carbon paper for high effciency counter electrode materials of dye-sensitized solar cells
碳纸上原位生长MnCo2O4@NiCo2O4层状核壳丛状阵列用于染料敏化太阳能电池的高效对电极材料
- DOI:--
- 发表时间:2020
- 期刊:Solar Energy Materials and Solar Cells
- 影响因子:6.9
- 作者:Zixiang Li;Shuang’an Liu;Lidong Li;Wankun Qi;Weidong Lai;Ling Li;Xiaohui Zhao;Yucang Zhang;Wenming Zhang
- 通讯作者:Wenming Zhang
Electrospun carbon nanofibers decorated with Pt-Ni2P nanoparticles as high efficiency counter electrode for dye-sensitized solar cells
Pt-Ni2P纳米颗粒修饰的电纺碳纳米纤维作为染料敏化太阳能电池的高效对电极
- DOI:10.1016/j.jallcom.2019.01.295
- 发表时间:2019-05
- 期刊:Journal of Alloys and Compounds
- 影响因子:6.2
- 作者:Zhao Kaifeng;Zhang Xue;Wang Mingkun;Zhang Wenming;Li Xiaoting;Wang Hongjie;Li Ling
- 通讯作者:Li Ling
Film thickness of transition metal MoS2/CNFs electrode effect on dye-sensitized solar cell
过渡金属MoS2/CNFs电极膜厚对染料敏化太阳能电池的影响
- DOI:--
- 发表时间:2018
- 期刊:无机化学学报
- 影响因子:--
- 作者:Li Ling;Wang Dongyang;Zhangxue;Wang Qiming;Fu Lishan;Yu Minsi;Xiaojin Chong;Zhao Xiaohui
- 通讯作者:Zhao Xiaohui
Electrospinning synthesis and electrocatalytic performance of iron oxide/carbon nanofibers composites as a low-cost efficient Pt-free counter electrode for dye-sensitized solar cells
氧化铁/碳纳米纤维复合材料的静电纺丝合成及其电催化性能作为染料敏化太阳能电池的低成本高效无铂对电极
- DOI:10.1016/j.apsusc.2018.12.150
- 发表时间:2019-05-01
- 期刊:APPLIED SURFACE SCIENCE
- 影响因子:6.7
- 作者:Li, Ling;Wang, Xiaohui;Li, Xiaowei
- 通讯作者:Li, Xiaowei
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- 影响因子:--
- 作者:金国彬;罗安;陈燕东;肖华根;李玲
- 通讯作者:李玲
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