氧化锌空心球/二氧化钛花-棒复合材料的制备、表征及光电特性研究
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:51862007
- 项目类别:地区科学基金项目
- 资助金额:40.0万
- 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:2022
- 批准年份:2018
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2019-01-01 至2022-12-31
- 项目参与者:李振; 白庆玲; 朱梦璇; 柳傲雪;
- 关键词:
项目摘要
Nanostructured titanium dioxide is often used as a photoanode substrate for quantum dot sensitized solar cells (QDSSCs) due to its superior optical and electrical properties, while nanostructured zinc oxide with similar band gap to titanium dioxide and larger electron mobility is also commonly used as photoanode substrate in QDSSCs. In this project, we propose a novel ZnO hollow spheres/TiO2 flower-rod composites photoanode substrate for QDSSCs to solve the problem of low specific surface area of single ordered structures and a large probability of recombination of electrons and holes of stack nanoparticles in sensitized solar cells. In this composite structure, the underlying TiO2 nanorods can provide direct channels for electron transport to enhance the electron transport efficiency; the upper TiO2 flowers and ZnO hollow spheres increase the specific surface area, which can adsorb more quantum dots, enhancing the light harvesting capability. Moreover, the upper TiO2 flowers and ZnO hollow spheres can also act as a scattering layer to improve the light utilization efficiency and ultimately enhance the photoelectric conversion efficiency of the QDSSCs.
纳米结构的二氧化钛因其具有优越的光学、电学特性常作为光阳极基底应用于量子点敏化太阳能电池(QDSSCs),而纳米结构的氧化锌因其具有与二氧化钛相似的带隙,较大的电子迁移率也常作为光阳极基底应用于QDSSCs。本项目提出一种新颖的ZnO空心球/TiO2花-棒复合材料光阳极基底并应用于QDSSCs,解决单一有序结构应用于敏化太阳能电池中比表面积低及纳米颗粒堆积造成电子与空穴复合几率大的问题。该复合结构中,底层TiO2纳米棒可以为电子的传输提供直接通道,提升电子传输效率;上层TiO2花及ZnO空心球增加比表面积,可以吸附较多量子点,提升对光的捕获能力;此外上层TiO2花及ZnO空心球还可作为散射层,提高光的利用率,并最终提升QDSSCs的光电转换效率。
结项摘要
光阳极作为量子点敏化太阳能电池(QDSSC)的重要组成部分,其微观结构对太阳能电池的光捕获和电荷传输有重要影响。本项目在前期QDSSC研究基础上,设计了多壳层ZnO空心微球(HMS)光阳极,利用ZnO HMS壳层数目的可调节特点改善了光阳极对光敏材料的吸附和对光的散射作用,从而提高了光捕获效率。在Mn-CdxZn1-xSe量子点敏化体系中使QDSSC的光电转换效率从单壳层ZnO HMS的2.63%提高至三壳层ZnO HMS的3.39%。进一步基于三壳层ZnO HMS,结合TiO2纳米树(NT)构建了多壳层ZnO HMS/TiO2 NT光阳极并在染料敏化太阳能电池(DSSC)中研究了ZnO HMS/TiO2 NT光阳极光捕获和电荷传输的增效作用。最终,三壳层ZnO HMS/TiO2 NT光阳极利用三壳层ZnO HMS实现了光敏材料吸附量的扩大和光散射效果增强,从而提高了光捕获效率,同时TiO2 NT促进了电荷传输效率的提升,使DSSC的光电转化效率从TiO2 NT的3.11%和三壳层ZnO HMS的5.27%提高至三壳层ZnO HMS/TiO2 NT的7.40%。通过光谱分析、电极微观形貌、电化学阻抗揭示了光捕获和电荷传输机理,分析了电池开路电压和短路电流密度可得到提高的因素。基于本项目研究,我们建立了高光捕获效率和电荷传输效率的光阳极制备和调控方法,为敏化太阳能电池光电转换效率的提升提供了一条有效思路。在本项目支持下,发表学术论文8篇,6篇被SCI收录,1篇被ISTP、EI收录。
项目成果
期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
The size effect of TiO2 hollow microspheres on photovoltaic performance of ZnS/CdS quantum dots sensitized solar Cell
TiO2空心微球对ZnS/CdS量子点敏化太阳能电池光伏性能的尺寸效应
- DOI:10.3390/ma12101583
- 发表时间:2019
- 期刊:Materials
- 影响因子:3.4
- 作者:Zhen Li;Libo Yu
- 通讯作者:Libo Yu
ZnO核壳空心微球对CdSe/CdS量子点敏化太阳能电池的性能影响
- DOI:10.19817/j.cnki.issn1006-3536.2021.12.024
- 发表时间:2021
- 期刊:化工新型材料
- 影响因子:--
- 作者:于丽波;汪浩;李振;任雪峰;杨惠文;马欢
- 通讯作者:马欢
Synthesis of ZnO core/shell hollow microspheres to boost light harvesting capability in quantum dots-sensitized solar cell
ZnO核/壳空心微球的合成提高量子点敏化太阳能电池的光捕获能力
- DOI:10.1016/j.cplett.2020.138283
- 发表时间:2021-02
- 期刊:Chemical Physics Letters
- 影响因子:2.8
- 作者:Yu Libo;Hao Wang;Li Zhen;Ren Xuefeng;Yang Huiwen;Ma Huan
- 通讯作者:Ma Huan
Synthesis of ZnxCd1-xSe@ZnO Hollow Spheres in Different Sizes for Quantum Dots Sensitized Solar Cells Application
不同尺寸ZnxCd1-xSe@ZnO空心球的合成用于量子点敏化太阳能电池应用
- DOI:10.3390/nano9020132
- 发表时间:2019-01
- 期刊:Nanomaterials
- 影响因子:5.3
- 作者:Libo Yu;Zhen Li
- 通讯作者:Zhen Li
The building of ZnO double-shells hollow spheres for CdS quantum dots sensitized solar cell
CdS量子点敏化太阳能电池ZnO双壳空心球的构建
- DOI:10.1088/1757-899x/479/1/012050
- 发表时间:2019-03
- 期刊:IOP Conference Series: Materials Science and Engineering
- 影响因子:--
- 作者:L B Yu;Z Li
- 通讯作者:Z Li
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其他文献
深海细菌Pseudomonas sp.bIp-2黑色素生成条件研究及其hppD基因的克隆
- DOI:--
- 发表时间:2014
- 期刊:应用海洋学学报
- 影响因子:--
- 作者:韦海镧;于丽波;易志伟;汤熙翔
- 通讯作者:汤熙翔
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