项目名称: 全谱Förster型太阳能电池中的能量转移过程调控及其激子猝灭机制

项目编号: No.51502085

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2016

项目学科: 一般工业技术

项目作者: 梁桂杰

作者单位: 湖北文理学院

项目金额: 21万元

中文摘要: 本项目以有效提高Förster型太阳能电池中的FRET能量转移效率从而增强电池吸光效率为目标,拟设计系列近红外方酸染料作为能量受体,可见光吸收的I型核壳量子点作为能量供体,以自组装方式构筑基于光谱/能级匹配、间距可调的FRET键合体系的全谱Förster型电池。通过方酸染料的优化设计和量子点的可控制备,从FRET能量转移的内在因素——供体与受体的光谱、能级和间距着手对FRET过程进行调控:通过染料分子结构和量子点尺寸调控体系的光谱和能级,通过量子点的宽带隙壳层调节体系的间距并抑制非有效的电荷复合,以此显著增强FRET能量转移效率和电池效率。系统研究量子点与染料间的激子猝灭过程,探讨其激子猝灭机制,分析量子点与染料间的光谱、能级和间距调控对二者激子猝灭过程的影响规律,从动力学本质上揭示其对FRET能量转移的增效机理。项目研究可为新型、高效、全谱响应的太阳能电池的开发提供理论基础和实验支撑。

中文关键词: 敏化太阳能电池;Förster共振能量转移;;I型量子点;;能量转移过程调控;激子猝灭机制

英文摘要: In order to effectively enhance both the Förster resonance energy transfer (FRET) efficiency and the light absorption efficiency of the solar cells, we propose to prepare a kind of panchromatic Förster-type solar cells via self assembly based on spectra/energy level-matchable and distance-controllable FRET bonding system, by using near-infrared squaraine dyes as energy acceptor and the visible type I core-shell quantum dots as donor. Through optimization of squaraine dyes and controllable synthesis of quantum dots, the FRET process will be controlled by adjusting the spectra, energy level and distance of donor-acceptor, which are the internal factors of FRET. The spectra and energy level of FRET system will be adjusted by the dye molecular structures and the size of quantum dots, while both the distance of FRET system and the non-valid charge recombination will be controlled by the wide-band shell of quantum dots. As a result, the FRET efficiency and the photo-to-electric conversion efficiency of cells will be significantly improved. The exciton quenching process and mechanism, and the effects of adjustment of the spectra, energy level and distance of donor-acceptor on the exciton quenching process will be discussed, based on which, the dynamics synergistic mechanism via FRET process-controlling will be revealed. The research results of this project will promote the development of the novel, high-efficient and wide spectra-responsed solar cells and provide the great theoretical basis and practical support for its research and development.

英文关键词: Sensitized solar cells;Förster resonance energy transfer;Typl I quantum dots;Energy transfer-control;Exciton quenching mechanism

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